專利名稱：一種機載imu視準軸誤差檢校方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空遙感幾何定位技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機載IMU視準軸誤差的檢校方
法。
背景技術(shù)：
在航空攝影測量中，像片外方位元素的求解是關(guān)鍵問題之一，傳統(tǒng)方法是先將測區(qū)中的所有影像經(jīng)連接點構(gòu)成區(qū)域網(wǎng)，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(tǒng)(Inertial Navigation System, INS)于一體的機載POS系統(tǒng)可以以較高頻率獲取飛行平臺的位置和姿態(tài)信息，經(jīng)數(shù)據(jù)后處理可轉(zhuǎn)換為像片的外方位元素。該技術(shù)已經(jīng)在航空遙感中得到了廣泛應用，當利用POS數(shù)據(jù)輔助進行光束法區(qū)域網(wǎng)平差時，可減少野外像控點的聯(lián)測工作。在實際工作中，要求POS系統(tǒng)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I所示。假如IMU的本體坐標軸系原點標記為Oa,三個坐標軸標記為a、Zb ;航攝儀的本體坐標軸系原點標記為Oe,三個坐標軸標記為ue、zco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(tài)角轉(zhuǎn)換為像片的外方位角元素，需將MU本體坐標系進行三次旋轉(zhuǎn)。假設(shè)旋轉(zhuǎn)順序為先繞^軸旋轉(zhuǎn)然后繞旋轉(zhuǎn)后的軸旋轉(zhuǎn)&，最后繞兩次旋轉(zhuǎn)后的Zb軸旋轉(zhuǎn)將三次旋轉(zhuǎn)過程分別投影到平面上如圖2所示4為頂U本體坐標系第一次旋轉(zhuǎn)以后jt, z方向的坐標軸；為IMU本體坐標系第二次旋轉(zhuǎn)e,以后^，_7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& I ,其構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)矩陣為JZO屬r);而由IMU直接測定的像片外方位角元素為判，吒為，其構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)矩陣為
物》為,K0)。顧及到視準軸誤差所構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)矩陣7 (匕，4)，三者之間的相互關(guān)系可表示為
=馬(nr0). R(Ws)(I)
式中，戽(判,砷,rQ)可以由MU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
[I O O Tcose O -sine T cose sine 0
,J*￡
0 Cosex Stnej, 0 10- ski￡t coset 0
0 - sme cos sme 0 cose 0 0 I
-JL //I(2)
cose cosecose sine一 sine
/ e / e /
=sine sine cose - cose sine sme sme sine +cose cose sine cose
XtS/·IJCJfI》
coSSj. Smej comc + skiex skiet cosex sin^ ^mec -smex coseE co^x co^
其中，ex, ey, ez為視準軸誤差。
由于視準軸誤差的存在，導致MU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(qū)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(shè)一定數(shù)量的地面控制點。然而，對于非區(qū)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(xiàn)帶機載IMU設(shè)備的航空遙感高精度幾何定位的方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案為一種機載IMU視準軸誤差檢校方法根據(jù)從航空影像所構(gòu)成立體像對中提取的三條或以上同名直線，進行頂U視準軸誤差檢校；所述立體像對包括具有重疊度的左像片和右像片；同名直線是同一條地面直線在立體像對中左像片和右像片上的投影，所述地面直線包括水平直線和鉛垂直線；進行IMU視準軸誤差檢校包括以下步驟
步驟1，建立物方直線與影像外方位角元素之間的關(guān)系，得到同名直線端點在立體像對左、右像片上的像空間輔助坐標，計算公式為
權(quán)利要求
1.一種機載頂U視準軸誤差檢校方法，其特征在于根據(jù)從航空影像所構(gòu)成立體像對中提取的若干條同名直線，進行MU視準軸誤差檢校；所述立體像對包括具有重疊度的左像片和右像片；同名直線是同一條地面直線在立體像對中左像片和右像片上的投影，所述同名直線為水平直線或鉛垂直線；進行IMU視準軸誤差檢校包括以下步驟， 步驟1，建立物方直線與影像外方位角元素之間的關(guān)系，得到同名直線端點在立體像對左、右像片上的像空間輔助坐標，計算公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述機載IMU視準軸誤差檢校方法，其特征在于從航空影像所構(gòu)成立體像對中提取同名直線的實現(xiàn)方式為，對獲取的航空影像進行邊緣檢測；在檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上提取出直線特征，并對提取出的直線細化和重新擬合；從立體像對中選擇出同名直線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述機載IMU視準軸誤差檢校方法，其特征在于從航空影像所構(gòu)成立體像對中提取2條同名直線，其中有I條為水平直線，另I條為鉛垂直線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述機載IMU視準軸誤差檢校方法，其特征在于從航空影像所構(gòu)成立體像對中提取2條同名直線，都為鉛垂直線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述機載IMU視準軸誤差檢校方法，其特征在于從航空影像所構(gòu)成立體像對中提取3條同名直線，都為水平直線。
全文摘要
本發(fā)明方法屬于航空遙感幾何定位技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機載IMU視準軸誤差檢校方法，建立了IMU視準軸誤差檢校模型。本發(fā)明所述的機載IMU視準軸誤差檢校方法利用航空影像上存在的大量直線特征進行，左、右像片上同名直線的端點不需要一定是同名點，方法簡單易行，毋需布設(shè)特定的檢校場和地面控制點，能夠?qū)崿F(xiàn)無地面控制的高精度遙感對地目標定位。
文檔編號G01C25/00GK102620745SQ201210026738
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者付建紅 申請人:武漢大學