時刻為時刻h，其相鄰的曝光記錄時刻包括時刻t。、t2、t3。
[0083] GPS位置即GPS中心的位置。
[0084] 三、曝光延遲模型的構(gòu)建。
[0085] (1)構(gòu)建顧及曝光延遲的GPS系統(tǒng)誤差模型。
[0086] 由圖2可知，實(shí)際曝光時刻與曝光記錄時刻的GPS位置間存在關(guān)系：
[0087]
[0088] 式（4)中：
[0089] [XsYsZs] /表示實(shí)際曝光時刻GPS位置；
[0090] [XsYsZS]QT表示曝光記錄時刻GPS位置；
[0091] [VA' VZf表示飛行器在曝光記錄時刻和實(shí)際曝光時刻間的距離矢量。
[0092]由于飛行器飛行時難以保持勻速飛行，故各曝光時刻對應(yīng)的距離矢量 [vxvrvzf是不同的。在每次曝光延遲時間內(nèi)，飛行器可看作勻速飛行，因此可簡化 公式（3)，獲得GPS系統(tǒng)誤差模型：
[0093]
[0094] 式（5)中：
[0095] &為曝光記錄時刻的飛行器速度矢量，可通過前文描述的拉格朗日內(nèi)插法獲??；
[0096]At為曝光延遲時間。
[0097] (2)根據(jù)GPS系統(tǒng)誤差模型構(gòu)建攝站點(diǎn)的曝光延遲模型。
[0098] 攝站點(diǎn)位置與GPS位置存在如下關(guān)系：
[0099]
[0100]
[0101]
[0102] To
[0103] .Vo表示GPS中心在像空間坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，像空間坐標(biāo)系是以攝影中心 -z0Jora 為原點(diǎn)的右手坐標(biāo)系，其Z軸為攝影機(jī)主光軸，其X、Y軸分別同像平面坐標(biāo)系的X、Y軸；
[0104] R表示影像外方位角元素對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0105] 綜合考慮GPS本身誤差及曝光延遲，建立攝站點(diǎn)的曝光延遲模型：
[0106]
[0107] 式（7)中：
[0108] 表示曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置； ..Z. L」碰5.
[0109] F表示曝光記錄時刻的飛行器速度矢量，即公式（4)中的L可通過前文描述 Z.. 的拉格朗日插值法獲得；
[0110] At表示曝光延遲時間。
[0111] 四、平差模型的構(gòu)建。
[0112] 常規(guī)的平差模型如下：
[0113]
[0114] 式⑶中：
[0115] w表示比例系數(shù)；
[0122] t表示曝光點(diǎn)的曝光時刻；
[0123] t。表示曝光點(diǎn)所在GPS誤差單元的第一個曝光點(diǎn)時刻。
[0124] 通過公式（2)~（7)所示模型可得到曝光記錄時刻與實(shí)際曝光時刻的攝站點(diǎn)坐標(biāo) 間的關(guān)系，以曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置為GPS觀測值，得到誤差方程式，將誤差方程式加 入到式（8)所示的平差模型誤差方程組中，可得到本發(fā)明提出的平差模型：
[0125；
[0126]式（9)中：
[0127] r表示曝光記錄時刻的飛行器速度矢量；
[0128] At表示曝光延遲時間。
[0129] 式（9)所示的平差模型考慮了相機(jī)的曝光延遲時間At，并將其作為求解未知量， 能有效消除曝光不同步帶來的影響，從而提高GPS輔助平差精度，同時該模型擯棄了傳統(tǒng) 的GPS偏移誤差未知量，減少了未知數(shù)個數(shù)是模型平差方程更加穩(wěn)定。
[0130] 五、求解平差模型（9)進(jìn)行無人機(jī)影像數(shù)據(jù)的平差處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差方法，其特征在于，包括： 結(jié)合GI^S系統(tǒng)誤差模型、W及攝站點(diǎn)與GI^S中屯、的位置關(guān)系，獲得反映實(shí)際曝光時刻和 曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置關(guān)系的曝光延遲模型； W曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置為GI^S觀測值，W曝光延遲模型為誤差方程，構(gòu)建光束 法平差模型； 劃分平差單元，采用光束法平差模型對無人機(jī)影像進(jìn)行平差處理； 上述，GI^S系統(tǒng)誤差模型夫分別為實(shí)際曝光時刻 和曝光記錄時刻的GI^S位置，f為曝光記錄時刻飛行器速度矢量，At為曝光延遲時間；當(dāng) 前曝光記錄時刻飛行器的速度矢量根據(jù)飛行器的模擬軌跡獲得。2. 如權(quán)利要求1所述的顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差方法，其特征在 于： 所述的光束法平差模型為：其中，W表示比例系蠻良示像點(diǎn)坐標(biāo)；R和RT分別表示影像外方位角元素對應(yīng) 的旋轉(zhuǎn)矩陣及其轉(zhuǎn)置矩陣表示曝光記錄時刻的飛行器速度矢量；At表示曝光延遲時間表示GPS中屯、在像 空間坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。3. 如權(quán)利要求1所述的顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差方法，其特征在 于： 所述的當(dāng)前曝光記錄時刻飛行器的速度矢量根據(jù)飛行器的模擬軌跡獲得，具體為： W(1)當(dāng)前曝光記錄時刻及對應(yīng)的GI^S位置、和（2)當(dāng)前曝光記錄時刻相鄰的n組曝 光記錄時刻及對應(yīng)的GI^S位置為樣本，經(jīng)模擬獲得飛行器的局部軌跡，根據(jù)局部軌跡獲得 當(dāng)前曝光記錄時刻的飛行器速度矢量，n為經(jīng)驗(yàn)值。4. 如權(quán)利要求3所述的顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差方法，其特征在 于： 飛行器的局部軌跡采用拉格朗日插值法模擬獲得。5. 如權(quán)利要求1所述的顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差方法，其特征在 于： 所述的劃分平差單元，進(jìn)一步包括： 對對待處理無人機(jī)影像做控制網(wǎng)平差； 計算控制網(wǎng)平差后影像外方位線元素與GI^S初始觀測值的差值，GI^S初始觀測值即曝 光記錄時刻的GI^S位置； 基于差值，采用空間聚類分析法對影像進(jìn)行聚類，得到m個聚類組； 統(tǒng)計各聚類組影像數(shù)，計算所有聚類組影像數(shù)的中誤差0。，中誤差0。即各聚類組影 像數(shù)與聚類組平均影像數(shù)的中誤差； 將影像數(shù)小于3 0。的聚類組作為待合并聚類組，其他聚類組即保留聚類組； 逐一計算待合并聚類組和各保留聚類組的組間平均距離，將待合并聚類組并入與其組 間平均距離最小的保留聚類組中； 各聚類組影像采用相同的GI^S誤差參數(shù)進(jìn)行平差處理。6. 如權(quán)利要求5所述的顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差方法，其特征在 于： 所述的組間平均距長表示待合并聚類 組影像數(shù)；q表示保留聚類組影像數(shù)；(Xi，yi，Zi)表示待合并聚類組中影像i曝光記錄時刻 的GI^S位置；(X' ,，y' ,，Z' ,）表示保留聚類組中影像j曝光記錄時刻的GI^S位置。7. -種顧及曝光不同步的無人機(jī)GI^S輔助光束法平差系統(tǒng)，其特征在于，包括： 曝光延遲模型構(gòu)建模塊，用來結(jié)合GI^S系統(tǒng)誤差模型、W及攝站點(diǎn)與GI^S中屯、的位置關(guān) 系，獲得反映實(shí)際曝光時刻和曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置關(guān)系的曝光延遲模型； 光束法平差模型構(gòu)建模型，用來W曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置為GI^S觀測值，W曝光 延遲模型為誤差方程，構(gòu)建光束法平差模型； 平差單元，用來劃分平差單元，采用光束法平差模型對無人機(jī)影像進(jìn)行平差處理； 上述，GI^S系統(tǒng)誤差模型式分別為實(shí)際曝光時刻 和曝光記錄時刻的GI^S位置，；為曝光記錄時刻飛行器速度矢量，At為曝光延遲時間；當(dāng) 前曝光記錄時刻飛行器的速度矢量根據(jù)飛行器的模擬軌跡獲得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種顧及曝光不同步的無人機(jī)GPS輔助光束法平差方法，包括：結(jié)合GPS系統(tǒng)誤差模型、以及攝站點(diǎn)與GPS中心的位置關(guān)系，獲得反映實(shí)際曝光時刻和曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置關(guān)系的曝光延遲模型；以曝光記錄時刻的攝站點(diǎn)位置為GPS觀測值，以曝光延遲模型為誤差方程，構(gòu)建光束法平差模型；劃分平差單元，采用光束法平差模型對無人機(jī)影像進(jìn)行平差處理。本發(fā)明無需測定曝光延遲，避免平差對曝光同步的依賴，降低了無人機(jī)作業(yè)對硬件設(shè)備的需求，使無人機(jī)GPS輔助空三得以實(shí)施，可大量減少地面控制點(diǎn)數(shù)量降低成本。
【IPC分類】G01C11/00
【公開號】CN105004321
【申請?zhí)枴緾N201510422491
【發(fā)明人】丁亞洲, 朱進(jìn), 潘飛, 馮發(fā)杰, 王新安, 薛萬唱
【申請人】湖北省電力勘測設(shè)計院
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月17日