亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种航空遥感集成系统检校方法
技术领域：
本发明涉及航空遥感集成系统，具体涉及ー种航空遥感集成系统检校方法。
背景技术：
航空遥感集成系统的精度不仅受数字航测相机、LIDAR、POS与惯性稳定平台等核心部件精度的影响，更取决于集成系统中多传感器时空參数和动态变化模型的准确性。目前国内没有高精度的空対地和地対地检校�。�多传感器时空參考和飞行环境的复杂性导致遥感集成系统的时空參考和转换參数难以精确确定，使多传感器組合高精度检校成为本课题的关键技术难题。轻小型航空遥感系统主要由轻小型航空器、遥感载荷、POS与稳定平台、地面数据处理系统等几部分組成。虽然遥感载荷、POS与稳定平台和各个功能部分都经过严格的检校调试，但是作为ー个系统总体仍然需要调试检校。一方面，通过系统地面总体联调，验证系统的功能与可靠性。另ー方面，通过地面校准设备使得各个功能�？榈目占浠�准和时间基准得到统一，这是系统进行飞行试验的前提。为了保证轻小型航空遥感系统的整个运行过程包括从数据的获取到存储处理整个链路的贯通，以及整个系统稳定可靠运转，大量的系统测试工作是非常重要的，内容主要包括测试方案的制定，分系统地面独立测试、多系统地面联测、飞行实测、应用项目检验，具体测试除了逻辑连接、遥感功能实现、电能供给、电磁屏蔽等方面外，还应包括温度、湿度、 气压等环境适应性指标以及安全性、可靠性、耐久性指标检測。我国在传统航空遥感影像获取领域的大量仪器长期依赖国外进ロ，追究其原因有 ニ 一是这些仪器技术难度很高，而且发展很快，我国技术差距较大；二是这些仪器所面向的传统领域市场已被外国厂商垄断控制，我国产品突破很难。近几年我国买进相当数量的航空数码相机和LIDAR系统，其购买量达世界市场总销售量的四分之一左右。高精度轻小型航空遥感系统是遥感领域的重要組成部分，也是遥感技术的重要发展趋势。高精度POS与稳定平台、轻小型遥感载荷以及高效海量数据快速处理是研制高精度轻小型航空遥感系统的关键。其中高精度POS与稳定平台是核心的技术瓶颈，正因为POS 与稳定平台对遥感系统的核心作用，所以尽管该技术在发达国家已经相对成熟，但我国受到技术封锁和产品禁运。我国尚未对高性能POS与稳定平台进行系统研制，仅在机载中高精度POS方面进行了初歩尝试。目前对系统核心部件及組合系统的检校技术及方法还处在试验阶段。

发明内容
本发明的目的是提供ー种航空遥感集成系统检校方法，它能实现对航空遥感集成系统的高精度检测及校准。为了解决背景技术所存在的问题，本发明采取以下技术方案在高精度的相机检校以及组合导航数据解算的基础上，进行高精度系统航空遥感集成系统检校，检校方法如下1、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素初值、单片后方交会方法获取外方位元素作为真值，解算外方位元素；
2、采用基于POS的位置姿态參数和基于GPS辅助空三的外方位元素交互验证的方法对多传感器数据进行检核；
3、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素、及直接利用控制点绝对定向，均勻采集检校场外业检查点，进行验证。具体步骤如下
第一歩在航空遥感集成系统检校场检校装置上装载集成系统，模拟多种飞行姿态，获取集成系统检校数据，包括POS获取姿态数据、影像数据(或激光LIDAR数据)、GPS数据；
第二步应用野外控制点地理数据，采用单片后方交会法求取影像外方位元素值，作为真值；
第三步解算Pos姿态到像片外方位元素转换需要的偏心角和线元素偏移值； 第四步组合导航外方位元素和后方交会外方位元素之差进行测量平差，计算的残差和中误差；
第五步用空三方法解算外方位元素；
第六步用直接控制点定向方法解算外方位元素；
第七步通过一至六歩数据确定系统外方位元素改正參数值。本发明一般来说影响DG精度的因素可归纳为三个方面相机自身检校精度，由 Pos姿态到像片外方位元素转换解算精度即系统检校精度，组合导航解算的精度。在实现高精度的相机检校以及組合导航数据解算的基础上，采用三种方法获得的外方为元素在 JX-4G立体测图下安置外方位值，建立立体相対，采集控制点(检查点)坐标，进行点位精度比较验证。本发明应用自行研制的移动靶标、实时云图采集系统、地面检校场、模拟飞行导轨等技术设备、多组合模式集成遥感系统获取复杂地形、复杂姿态的遥感数据，解算多组合模式集成遥感系统的内方位元素修正值、时间同步、空间坐标转换等检校參数，实现对航空遥感集成系统的高精度检测及校准。


图1为本发明中POS各坐标系示意图； 图2为本发明中外方位直线元素图； 图3为本发明中系统图。
具体实施例方式
參照图1-3，本具体实施方式
采取以下技术方案在高精度的相机检校以及組合导航数据解算的基础上，进行高精度系统航空遥感集成系统检校，检校方法如下
1、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素初值、单片后方交会方法获取外方位元素作为真值，解算外方位元素；
2、采用基于POS的位置姿态參数和基于GPS辅助空三的外方位元素交互验证的方法对多传感器数据进行检核；
3、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素、及直接利用控制点绝对定向，均勻采集检校场外业检查点，进行验证。
具体步骤如下
第一歩在航空遥感集成系统检校场检校装置上装载集成系统，模拟多种飞行姿态，获取集成系统检校数据，包括POS获取姿态数据、影像数据(或激光LIDAR数据)、GPS数据； 第二步应用野外控制点地理数据，采用单片后方交会发求取影像外方位元素值，作为
真值；
第三步解算Pos姿态到像片外方位元素转换需要的偏心角和线元素偏移值； 第四步组合导航外方位元素和后方交会外方位元素之差进行测量平差，计算的残差和中误差；
第五步用空三方法解算外方位元素；
第六步用直接控制点定向方法解算外方位元素；
第七步通过一至六歩数据确定系统外方位元素改正參数值。本具体实施方式
的坐标系统定义 1.1. POS系统相关坐标系
1. POS系统导航坐标系(g-x y ζ)。也称当地水平坐标系，即地理坐标系，是右手系。 一般分两种东北天坐标系(ENU)和北东地坐标系(NED)。一般，我国习惯用东北天坐标系， 即χ轴指向地理东向，y轴指向地理北向，ζ轴与X，y轴正交指向地理天向。1.2.地心直角坐标系(E-X Y Z)。以參考椭球体的质心为坐标原点，X轴指向赤道与格林尼治
子午线的交点，Z轴指向北扱，Y轴按右手系规则确定，是ー个笛卡尔三维空间直角坐标系。本集成系统中采用GPS中使用的WGS-84世界大地坐标系，是ー种国际上采用的地心坐标系。1.3. IMU本体坐标系(b-x y ζ)。以IMU传感器的三个视准轴作为坐标轴。χ轴指向载体右方，Y轴指向载体前方，ζ轴与X，y两轴正交指向上。1.2摄影测量坐标系
1.2.1.像空间坐标系S-xyz。该坐标系是ー种过渡坐标系，用来表示像点在像方空间的位置，以投影中心S为原点，摄影机的主光轴为ζ轴，χ, y轴分别与像平面坐标系的X，y 轴平行。1. 2. 2.像空间辅助坐标系S-XYZ。以摄站点S为坐标原点，以铅垂方向为Z轴，取航线方向为X轴，三轴构成右手系。1.2. 3.地面辅助坐标系m-xyz。以某一地面控制点为原点，坐标轴与像空间辅助坐标系平行。1. 2. 4.地面測量坐标系0-ΧΥΖ。我国习惯采取高斯克鲁格投影的平面直角坐标系和高程系，属于左手系。摄影测量的最后成果习惯上要变换到这个系统中。1.2.5.航摄仪本体坐标系(c-x y ζ)。以投影中心为坐标原点，取航线方向为χ 轴，ζ轴向上，y轴按右手系规则确定。各种坐标系间的关系如图1所示。 1. 3实现不同坐标系统转换的旋转矩阵
1. 3. 1.导航坐标系(g)到IMU本体坐标系(b)的旋转矩阵《
POS系统获取的姿态參数航向角(yaw縮写y，yaW=-heading)，俯仰角(pitch縮写p)，
5侧滚角(roll縮写r)用于将IMU本体坐标系(b)中的坐标矢量转换到导航坐标系(g)中。 POS系统输出的姿态參数组成旋转矩阵，该矩阵可将POS系统输出的地理坐标系统转换为 IMU本体坐标系，如公式(1)所示
权利要求
1.ー种航空遥感集成系统检校方法，其特征在于在高精度的相机检校以及組合导航数据解算的基础上，进行高精度系统航空遥感集成系统检校，检校方法如下(1)、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素初值、单片后方交会方法获取外方位元素作为真值，解算外方位元素；(2)、采用基于POS的位置姿态參数和基于GPS辅助空三的外方位元素交互验证的方法对多传感器数据进行检核；(3)、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素、及直接利用控制点绝对定向，均勻采集检校场外业检查点，进行验证。
2.根据权利要求1所述的ー种航空遥感集成系统检校方法，其特征在于它的具体步骤如下第一歩在航空遥感集成系统检校场检校装置上装载集成系统，模拟多种飞行姿态，获取集成系统检校数据，包括POS获取姿态数据、影像数据、GPS数据；第二步应用野外控制点地理数据，采用单片后方交会法求取影像外方位元素值，作为真值；第三步解算Pos姿态到像片外方位元素转换需要的偏心角和线元素偏移值；第四步组合导航外方位元素和后方交会外方位元素之差进行测量平差，计算的残差和中误差；第五步用空三方法解算外方位元素；第六步用直接控制点定向方法解算外方位元素；第七步通过一至六歩数据确定系统外方位元素改正參数值。
全文摘要
一种航空遥感集成系统检校方法，它涉及航空遥感集成系统。在高精度的相机检校以及组合导航数据解算的基础上，进行高精度系统航空遥感集成系统检校，检校方法如下(1)、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素初值、单片后方交会方法获取外方位元素作为真值，解算外方位元素；(2)、采用基于POS的位置姿态参数和基于GPS辅助空三的外方位元素交互验证的方法对多传感器数据进行检核；(3)、利用POS记录姿态信息经转换得到影像直接地理定位外方位元素、及直接利用控制点绝对定向，均匀采集检校场外业检查点，进行验证。它能实现对航空遥感集成系统的高精度检测及校准。
文档编号G01C25/00GK102538820SQ20111041509
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者关艳玲, 冯玮炜, 刘先林, 刘宗杰, 姚继峰, 左建章, 李军杰, 杨铁利, 苏玉杨, 马浩 申请人:中国测绘科学研究院, 北京四维远见信息技术有限公司