技術領域

本發明屬于航空遙感幾何定位技術領域，涉及一種機載IMU視準軸誤差的檢校方法。

背景技術

在航空攝影測量中，像片外方位元素的求解是關鍵問題之一，傳統方法是先將測區中的所有影像經連接點構成區域網，然后通過空中三角測量方法，依靠大量地面控制點進行整體求解。近幾年，集差分GPS和慣性導航系統(Inertial?Navigation?System，INS)于一體的機載POS系統可以以較高頻率獲取飛行平臺的位置和姿態信息，經數據后處理可轉換為像片的外方位元素。該技術已經在航空遙感中得到了廣泛應用，當利用POS數據輔助進行光束法區域網平差時，可減少野外像控點的聯測工作。在實際工作中，要求POS系統中的慣性測量裝置（IMU，Inertial?Measurement?Unite）必須與航攝儀固連在一起，如圖1所示。假如IMU的本體坐標軸系原點標記為o_b，三個坐標軸標記為x_b、y_b、z_b；航攝儀的本體坐標軸系原點標記為o_c，三個坐標軸標記為x_c、y_c、z_c。由于安裝工藝的原因，IMU的坐標軸系與航攝儀的坐標軸系并不能夠保持嚴格平行，兩個坐標軸系之間存在一個小角度的偏差，通常稱之為視準軸誤差或偏心角。為了將IMU測定的姿態角轉換為像片的外方位角元素，需將IMU本體坐標系進行三次旋轉。假設旋轉順序為先繞x_b軸旋轉e_x，然后繞旋轉后的y_b軸旋轉e_y，最后繞兩次旋轉后的z_b軸旋轉e_z，將三次旋轉過程分別投影到平面上如圖2所示：????????????????????????????????????????????????、為IMU本體坐標系第一次旋轉e_x以后x，z方向的坐標軸；、為IMU本體坐標系第二次旋轉e_y以后?x，y方向的坐標軸。如果航空攝影時像片的實際外方位角元素為，其構成的旋轉矩陣為；而由IMU直接測定的像片外方位角元素為，其構成的旋轉矩陣為。顧及到視準軸誤差所構成的旋轉矩陣R(e_x，e_y，e_z)，三者之間的相互關系可表示為：

???????????????????（1）

式中，可以由IMU直接獲取的外方位角元素形成；包含了所要求解的IMU視準軸誤差，其計算公式為：

??（2）

其中，?e_x，e_y，e_z為視準軸誤差。

由于視準軸誤差的存在，導致?IMU測定的像片外方位角元素不能直接用于對地目標定位，必須采取合適的檢校方法予以誤差補償。通常的做法是采用飛行檢校場的方法來進行。對飛行檢校場區域的影像要保證航向和旁向有一定重疊度，并在檢校場的周邊布設一定數量的地面控制點。然而，對于非區域性，實時性和應急測繪要求來說，該方法并不適用。因此，尋求一種無地面控制的IMU視準軸誤差檢校方法有一定的實際應用價值。

發明內容

本發明針對上述問題，提供一種利用城市密集人工建筑物上存在的大量水平線和鉛垂線信息，實現帶機載IMU設備的航空遙感高精度幾何定位的方法。