[發明專利]一種六自由度航空傾斜攝影模擬系統

在審

• 申請號: 201511014770.2
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105526914A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 田文杰;翟京生;張安民;王星;薛彬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G09B9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及一種航空攝影模擬系統，特別是涉及一種六自由度航空傾斜攝影模擬 系統。

背景技術

航空攝影測量是指在飛行器上用航攝儀器對地面連續攝取像片，結合地面控制點 測量、調繪和立體測繪等步驟，繪制出地形圖的作業。航空攝影測量一直是我國基本地圖成 圖的主要方式，由于其制圖速度快，精度高且均勻，是我們今后數字制圖的一個重要發展方 向。隨著數字地球在中國的廣泛認同，數字城市建設正如火如荼。航空數字測量為數字城市 建設提供基礎城市空間數據，同時還廣泛應用于國土資源調查、土地利用、城市規劃、道路 交通、港口選址及房地產等方面。按攝像機物鏡主光軸相對于地表的垂直度，可分為垂直航 空攝影和傾斜航空攝影。為了更簡便有效地研究航空攝影測量技術，相關技術人員亟需一 種能夠有效模擬航空攝影測量過程的設備。基于該需求，中國專利201310298803.5公開了 一種航空攝影測量模擬系統，可以模擬固定水平面內飛行器的運動，然而由于整個模擬系 統不能調節飛行器姿態，故該系統無法滿足傾斜航空攝影的研究需要。中國專利 201220681352.4公開了一種數字航空傾斜攝影測量裝置，其在云臺上按照前后左右下五個 方向安裝五個相機，來實現傾斜航空攝影，然而若基于該思路研制相關傾斜航空攝影模擬 系統，則存在成本高的缺點。并且由于相機數量多導致云臺整體質量較大，從而不利于對云 臺實施平穩的控制。此外，中國專利201210501131.9、中國專利201220646494.7也公開了類 似的裝置，然而這些裝置均無法模擬飛行器在六個自由度方向的運動，無法模擬飛行器的 真實位姿變化。從科學研究的意義上來看，前述系統或裝置尚缺乏模擬信息的完整性與航 線設置的靈活性。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種六自由度航空傾斜攝影模 擬系統，該系統可以模擬任意軌跡、任意姿態的航空攝影測量過程。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種六自由度航 空傾斜攝影模擬系統，包括導軌系統、云臺機構、成像裝置及控制裝置；所述導軌系統包括 四個直線導軌，其中第一直線導軌與第二直線導軌在水平面內相互平行設置，第三直線導 軌橫跨在所述第一直線導軌和所述第二直線導軌之上，且第三直線導軌與所述第一直線導 軌和所述第二直線導軌形成滑動連接，第四直線導軌垂直滑動連接在所述第三直線導軌 上，并且所述第四直線導軌垂直于所述第一直線導軌與所述第二直線導軌所確定的平面； 所述云臺機構采用球面機構，包括靜平臺、動平臺及并聯在所述靜平臺和所述動平臺之間 的三個分支機構，三個所述分支機構結構相同且沿圓周方向均勻布置，所述靜平臺沿豎向 滑動連接在所述第四直線導軌上；所述成像裝置包括固定安裝在所述動平臺底面上的CCD 相機；所述控制裝置可操作地控制所述云臺機構在所述導軌系統上的運動及所述CCD相機 在所述云臺機構上的運動。

所述第三直線導軌通過第一傳動機構與第一電機連接，所述第一電機固定在所述 第一直線導軌的一端；在所述第一直線導軌的一端安裝有第一限位開關，另一端安裝有第 二限位開關，所述第二電機固定在所述第三直線導軌的一端；所述第四直線導軌通過第二 傳動機構與第二電機連接，所述第二電機固定在所述第三直線導軌的一端，在所述第三直 線導軌的一端安裝有第三限位開關，另一端安裝有第四限位開關；所述靜平臺通過第三傳 動機構與第三電機連接，所述第三電機固定在所述第四直線導軌的一端，在所述第四直線 導軌的一端安裝有第五限位開關，另一端安裝有第六限位開關。

所述第一傳動機構包括與所述第三直線導軌固接的傳動帶，所述傳動帶張緊在兩 根傳動軸上，兩根所述傳動軸分別安裝在所述第一直線導軌和所述第二直線導軌的兩端， 一根所述傳動軸由所述第一電機驅動。

每個所述分支機構包括依次連接第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿，所述 第一連桿的上端固接在所述靜平臺上，所述第一連桿的下端與所述第二連桿的上端通過第 一轉動副連接，所述第二連桿的上端與驅動電機的輸出軸連接，所述第二連桿的下端與所 述第三連桿的上端通過第二轉動副連接，所述第三連桿的下端與所述第四連桿的上端通過 第三轉動副連接，所述第四連桿的下端固接在所述動平臺上；三個所述分支機構中所有的 所述第一轉動副、所述第二轉動副和所述第三轉動副的轉動軸線相交于空間一點。