[发明专利]一种面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法

说明书

本发明公开了一种面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法。本发明的面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法包括步骤：产生平行光光束；采用面阵相机对垂直于所述平行光光束成像，得到所述平行光光束在像空间坐标系平面的像点坐标；将所述平行光光束在像空间坐标系的方向向量转换为本地水平坐标系下的方向向量，求解出像空间坐标系相对于导航坐标系的俯仰角及滚转角；获取像空间坐标系的航向角；获取IMU视准轴误差角。本发明提供的面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法具有成本低，操作简单，易于实施的优点。

技术领域

本发明涉及航空遥感定位技术领域，特别涉及一种面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法。

背景技术

航空遥感几何定位技术能够解算出航空遥感图像中地面目标的地理坐标，具有重要的应用价值。通常采用惯性测量单元(英文：Inertial measurement unit，简称IMU)量测航空相机成像时刻的姿态数据。IMU与航空相机通过机械部件固连在一起，由于加工及安装工艺的限制，IMU坐标系与航空相机像空间坐标系对应坐标轴难以实现严格平行，导致对应坐标轴之间存在小角度偏差，称为视准轴误差。视准轴误差导致IMU量测的姿态数据不能直接作为像片外方位角元素，无法实现对地面目标的高精度定位。因此，需通过检测方法获得视准轴误差。目前已有的检测方法需通过飞行检校或布设地面检校场及控制点等方式，存在着实施困难、作业量大、难度大及成本高等局限性。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法。所述面阵相机IMU视准轴误差地面检测方法包括以下步骤：

产生平行光光束；

采用面阵相机对垂直于所述平行光光束成像，得到所述平行光光束在像空间坐标系平面的像点坐标；

将所述平行光光束在像空间坐标系的方向向量转换为本地水平坐标系下的方向向量，求解出像空间坐标系相对于导航坐标系的俯仰角及滚转角；

获取像空间坐标系的航向角；

获取IMU视准轴误差角。

在一些实施例中，所述平行光光束是通过经纬仪产生。

在一些实施例中，所述平行光光束为与本地水平面平行的平行光光束。

11、在一些实施例中，所述步骤：采用面阵相机对垂直于本地水平面的平行光光束成像，得到所述平行光光束在像空间坐标系平面的像点坐标，具体为：

像空间坐标系以相机的探测器的主点为坐标原点，像空间坐标系滚转轴与探测器短边平行，像空间坐标系俯仰轴与探测器长边平行，面阵相机镜头垂直向下放置，对所述平行光光束成像，得到所述平行光光束在像空间坐标系平面上像点的坐标。

在一些实施例中，所述将所述平行光光束在像空间坐标系的方向向量转换为本地水平坐标系下的方向向量是利用旋转矩阵将所述平行光光束在像空间坐标系的方向向量转换为本地水平坐标系下的方向向量。

在一些实施例中，所述面阵航空相机与所述IMU固定连接。

在一些实施例中，所述步骤：获取像空间坐标系的航向角，具体为：利用经纬仪将全站仪获得的航向角传递到像空间坐标系中，求解出像空间坐标系的航向角。

在一些实施例中，所述全站仪获得的航向角是通过所述全站仪与所述经纬仪互瞄将航向角传递给所述经纬仪。

在一些实施例中，所述互瞄是指：调节经纬仪镜头及全站仪镜头姿态，使得经纬仪在全站仪镜头上产生的十字光标像与全站仪参考十字丝重合，实现互瞄。

在一些实施例中，所述步骤：获取IMU视准轴误差角，具体为：根据IMU测得的当前姿态角，结合检测出的像空间坐标系在惯性空间的姿态角求解出IMU视准轴误差角。