[發明專利]一種三軸航空相機軸系誤差和指向誤差的測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202010029928.8
• 申請日: 2020-01-11
• 公開（公告）號: CN111121826A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 周曉勤;劉浩;劉強;林潔瓊;馬潤達
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C9/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明涉及一種三軸航空相機軸系誤差和指向誤差的測量方法及裝置，屬于航空相機參數測量技術領域。在航空相機三個軸系上設置雙軸傾角傳感器、單軸傾角傳感器和角度傳感器，對三個軸系進行不同角度旋轉，利用多種傳感器實時測量不同位置點的角度變化量；進行數據處理得到三個軸系在光軸經過位置重合點的軸系誤差；經過位置重合點軸系誤差得到三軸航空相機在三個軸系角度旋轉時的指向誤差。優點是：使用多種傳感器配合三軸航空相機旋轉實時采集傾角信息，設備簡單，操作方便靈活，避免引入其余誤差；本發明的測量方法不只局限于本發明提到的三軸航空相機，也可以測量其他多軸姿態穩定平臺的軸系誤差。

技術領域

本發明涉及航空相機參數測量技術領域，尤其涉及一種三軸航空相機軸系誤差和指向誤差的測量方法及裝置。

背景技術

航空相機主要由機械軸系支撐結構和光電成像系統組成，可以實施對地面目標的實時圖像捕捉，具有其他遙感平臺不具備的時效性和靈活性，被廣泛的應用在軍事偵察、災害防治、資源探測、商業開發等領域。

近年來，航空相機一直在向高分辨率和大視場方向發展，從而對機械結構提出越來越高的要求，軸系誤差的存在會導致成像過程中指向誤差的產生，進而嚴重影響成像質量，因此需要對航空相機的軸系誤差和指向誤差進行測量。目前，航空相機指向誤差的測量方法是使用高精度的多軸轉臺來補償航空相機軸系旋轉角度，利用光電自準直儀的光路模擬光軸路徑，通過在成像系統前端粘貼反射鏡來測量回轉誤差，該方法需要用到多種高精密配套設備，存在其余誤差項的干擾且裝置尺寸較大、操作復雜。

發明內容

本發明提出一種三軸航空相機軸系誤差和指向誤差的測量方法及裝置，能夠對軸系誤差和指向誤差進行實時精確測量且操作簡單便捷。

本發明采取的技術方案是，包括下列步驟：

1)根據三軸航空相機的具體結構，在航空相機三個軸系上設置8個位置點的雙軸傾角傳感器，4個位置點的單軸傾角傳感器，1個角度傳感器，對三個軸系進行不同角度旋轉，利用多種傳感器實時測量不同位置點的角度變化量；

2)將步驟1)中各位置點傳感器得到的角度變化量進行數據處理，得到三個軸系在光軸經過位置重合點的軸系誤差；

3)基于分析得出的三軸航空相機指向誤差模型，根據步驟2)的三個軸系光軸經過位置重合點軸系誤差得到三軸航空相機在三個軸系角度旋轉時的指向誤差。

進一步的，步驟1)所述的雙軸傾角傳感器一、雙軸傾角傳感器二、雙軸傾角傳感器三、雙軸傾角傳感器四安裝在反射鏡鏡面四個直角端點位置處，傳感器緊貼反射鏡鏡面且四個雙軸傾角傳感器與旋轉軸線距離相同；

進一步的，步驟1)所述的單軸傾角傳感器一、單軸傾角傳感器二、單軸傾角傳感器三、單軸傾角傳感器四安裝在透鏡和CCD的旋轉軸系框架左右端面的上下圓弧頂位置處，四個單軸傾角傳感器與旋轉軸線距離相同；

進一步的，步驟1)角度傳感器與旋轉軸固定連接且x軸方向與旋轉軸線重合；

進一步的，步驟1)所述的雙軸傾角傳感器五、雙軸傾角傳感器六、雙軸傾角傳感器七、雙軸傾角傳感器八安裝在外框架的旋轉軸系框架上下端面左右端點位置處，四個雙軸傾角傳感器與旋轉軸線距離相同。

進一步的，步驟1)所述的對三個軸系進行不同角度的旋轉，其中反射鏡的旋轉軸在本身基準45°角的基礎上進行±15°的旋轉，透鏡和CCD的旋轉軸進行±5°的旋轉，外框架的旋轉軸進行±45°的旋轉。

進一步的，步驟2)所描述的將各位置點傳感器得到的角度變化量進行數據處理，其中實時角度變化經過信號采集裝置傳輸到上位機，之后輸出6項軸系角度變化量，數學模型為：