[發明專利]一種星敏感器的標定方法

無效

• 申請號: 201010188488.7
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN101858755A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 李春艷;李曉;鐘紅軍;盧欣;范生宏;范欽紅;陳小婭;郭廷鈞
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所;鄭州辰維科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

一、技術領域

本發明涉及航天技術，特別是適用于數字攝影測量、計算機視覺等領域的一種星敏感器的標定方法。

二、背景技術

星敏感標定方法是專門針對衛星上使用的星敏感器改正參數的一種標定方法，星敏感標定方法包括數字圖像掃描、編碼標志識別、三維點快速匹配。星敏感器改正參數模型的標定及精度驗證，包括帶有自標定的光束法快速平差。

本發明主要功能是實現對小視場星敏感器改正參數的標定。星敏感器標定傳統方法是利用平行光管配合轉臺的方法進行。傳統方法具有標定速度慢，對硬件要求高的特點。因此，效率低、成本高，滿足不了現代化高效率的需要。

三、發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種星敏感器的標定方法，可有效解決對星敏感器標定速度慢、效率低、硬件要求高的問題，其解決的技術方案是，利用控制場標定對星敏感器改正參數進行標定，針對星敏感器改正參數的特點，采用內方位元素加星敏感器鏡頭畸變改正對星敏感器進行標定，其步驟是：一、星敏感器內參數標定，方法是，1、將圓形回光反射標志和編碼標志的標定場放置在實驗室，用數字攝影測量系統對標定場測量標志進行測量，得到標志點在攝影測量系統坐標系下坐標；2、在距離控制場2.5±0.2米用星敏感器對控制場照相，每進行一個位置照相以后要對相機進行水平移動；3、對上述測量得到的標定場控制點三維坐標，用星敏感器標定軟件對星敏感器得到的照片進行圖像處理，使用光束平差法計算出相機內參數；

二、基準鏡坐標系縮合標定，方法是，1、用工業測量系統建立經緯儀測量坐標系，對立方鏡進行準直測量，并計算得到立方鏡坐標系在經緯儀測量系統下的參數；

2、用經緯儀測量系統對標定場的人工測量標志進行測量，得到人工測量標志在經緯儀測量系統坐標系下的三維坐標；

3、利用三維坐標值進行公共點轉換，得到標定場坐標系與經緯儀測量系統坐標系的轉換關系，將經緯儀測量系統坐標系與立方鏡坐標系轉換到標定場坐標系下；

4、用標定完內參數的相機再次對標定場進行照相，利用星敏感器標定軟件得到兩臺相機與標定場坐標系的關系，得到兩臺相機和立方鏡坐標系的關系，完成整個標定過程。

本發明標定過程簡單，標定數學模型具有物理意義，對硬件要求精度低，標定精度高，速度快，大大提高了工作效率，是星敏感器的標定上的創新。

四、附圖說明

圖1為本發明的星敏感標定方法流程圖。

圖2為本發明基準鏡坐標系示意圖。

五、具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

由圖1所示，本發明包括星敏感器內參數標定和基準鏡坐標系綜合標定兩部分，星敏感器內參數標定是，對標定場進行標定、利用星敏感器對標定場進行照相、計算星敏感器的內參數；基準鏡坐標系綜合標定是，建立經緯儀測量系統，確定經緯儀測量系統坐標系；對基準鏡進行準直測量，得到基準鏡坐標系在經緯儀測量系統坐標系下的參數；利用經緯儀測量系統測量標定場測量標志坐標；將經緯儀測量系統坐標系轉換到標定場坐標系下，得到基準鏡坐標系在標定場系統坐標系下參數；利用已經標定內參數的導航系統相機對標定場進行照相，得到相機對在標定場下的坐標系參數；計算相機在立方鏡坐標系下的坐標系參數，具體實施步驟是：

一、星敏感器內參數標定，步驟是：

1、將已經布設由美國3M公司生產的反光材料(型號分別為：7610)為原料制作的直徑為10mm(或者直徑為8mm)的圓形回光反射標志和編碼標志的標定場放置在實驗室，用數字攝影測量系統對標定場測量標志進行測量，得到標志點在攝影測量系統坐標系下坐標(X，Y，Z)，數字攝影測量系統是由美國GSI公司生產，包含一套V-STARS數字攝影軟件、一臺INCA3智能相機、一個自動定向棒、兩根經過美國NIST(美國國家標準與技術局)標定、長度為1096.mm的基準尺；

2、在距離控制場2.5±0.2米左右使用星敏感器對控制場照相60張，其中前35張照片是水平放置星敏感器拍攝得到的，后25張是相機旋轉90度后所拍攝的，每進行一個位置照相以后要對相機進行水平移動，照相得到的相片中至少每張相片中要包含四個以上的編碼標志點；

3、對上述已經測量得到的標定場控制點三維坐標(X，Y，Z)，利用星敏感器用標定軟件對星敏感器得到的60張相片進行圖像處理，使用光束法平差計算出相機內參數，所用的星敏感器用標定軟件可采用市售的或自行設計，如鄭州辰維科技有限公司研發的星敏感器用標定軟件；