[发明专利]空间立体测绘相机时间同步精度的全程实时检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间立体测绘相机，具体涉及空间立体测绘相机时间同步精度全程实时检测系统和方法。

背景技术

空间立体测绘相机以卫星为平台，通过获取的立体影像和姿态、轨道位置等信息，测制地球和其他星球表面的数字地图、数字高程图和数字正射影像图，在军事、救灾减灾、城市规划、资源普查等领域发挥重要作用。由于卫星在飞行中位置和姿态不断变化，如果相机时间同步精度不高，即使轨道定位精度和姿态测量精度很高，也会因为影像和位置、姿态等不对应而导致空间立体测绘相机测绘精度的降低，因此相机时间同步精度是空间立体测绘相机测绘精度的重要影响因素。

空间立体测绘相机接收GPS接收机发送的GPS秒脉冲和时标信息建立相机时间系统，在摄影过程中定时采集图像对时信息，图像对时信息由某一行/帧图像的行/帧号、该行/帧图像曝光起始时刻的秒值和微秒值组成。相机时间同步误差是图像对时信息中记录的某一行/帧图像的时间和曝光起始时刻的真实时间(以时间同步源即GPS接收机时间系统为基准)的差值。当空间立体测绘相机的成像单元采用线阵CCD时，返回行同步信号，当采用面阵CCD时返回帧同步信号，行同步信号或帧同步信号的边沿代表曝光起始时刻。

空间立体测绘相机的相机控制器除了建立高精度的时间系统外，同时要完成复杂的像移速度计算、与星务主机通讯、控制成像单元和调焦等多项任务，因此一般采用中央处理单元（CPU）或数字信号处理器（DSP）为核心处理元件。由于相机控制器以软件的方式来实现时间同步，而且要完成多项复杂任务，在对时、守时和用时的过程中会引入多种误差，空间立体测绘相机的时间同步误差是多种误差综合作用的结果。这导致时间同步误差会随相机控制器工作时序的变化而发生变化，在地面测试中全程实时检测空间立体测绘相机工作过程中时间同步误差的动态变化，是保证空间立体测绘相机时间同步精度的前提和基础。

由于空间立体测绘相机在工作中可以连续摄影几十分钟甚至几个小时，常规仪器如示波器、逻辑分析仪等由于存贮深度的限制无法以高的采样频率长期检测。而且由于相机时间同步精度最终体现在插入图像辅助数据中的图像对时信息上，通过常规仪器也难以实现相机正常工作过程中时间同步精度的实时检测。

发明内容

本发明为解决现有常规仪器无法长期实时检测空间立体测绘相机工作过程中相机时间同步误差的动态变化的问题，提供一种空间立体测绘相机时间同步精度全程实时检测系统和方法。

空间立体测绘相机时间同步精度的全程实时检测系统，该系统包括秒脉冲与行/帧同步信号输入电缆、秒脉冲与行/帧同步信号转接单元、秒脉冲与行/帧同步信号输出电缆、FPGA对时单元、数据采集卡、总线监视电缆、总线通讯卡和数据处理计算机系统；

所述秒脉冲与行/帧同步信号输入电缆和秒脉冲与行/帧同步信号转接单元连接，所述秒脉冲与行/帧同步信号转接单元接收秒脉冲与行/帧同步信号输入电缆输入的GPS秒脉冲信号和行/帧同步信号，并将GPS秒脉冲信号和行/帧同步信号分为两路，一路GPS秒脉冲信号和行/帧同步信号送至FPGA对时单元，另一路GPS秒脉冲信号和行/帧同步信号送至秒脉冲与行/帧同步信号输出电缆；所述秒脉冲与行/帧同步信号输出电缆将GPS秒脉冲信号与行/帧同步信号传送至空间立体测绘相机控制器；

所述FPGA对时单元和数据采集卡连接，FPGA对时单元由电平转换芯片、FPGA和高稳定度晶振组成，电平转换芯片将GPS秒脉冲信号和行/帧同步信号转换为TTL电平信号；所述FPGA接收TTL电平信号和高稳定度晶振产生的时钟信号；FPGA根据GPS秒脉冲信号、行/帧同步信号和时钟信号产生FPGA对时数据，每行产生一组FPGA对时数据和数据发送触发信号，所述FPGA对时单元将FPGA对时数据和数据发送触发信号发送至数据采集卡；

所述数据采集卡接收FPGA对时单元发送的FPGA对时数据和数据发送触发信号，并发送至数据处理计算机系统；

所述总线监视电缆连接在空间立体测绘相机成像单元和空间立体测绘相机控制器之间的通信总线上,总线监视电缆接收空间立体测绘相机控制器发送给空间立体测绘相机成像单元的图像对时信息,并发送至总线通讯卡；

所述总线通讯卡接收总线监视电缆传送的图像对时信息,并将接收的图像对时信息传送至数据处理计算机系统；