[发明专利]测定无人机中航测相机曝光时刻的装置

说明书

技术领域

本发明涉及无人机航空摄影测量领域，具体地说是一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法。

背景技术

现有技术中，无人机航空摄影测量工作中数码相机曝光时刻的精确时间信息是不记录或是将无人机飞控系统发出的曝光脉冲信号的时刻作为相机曝光时刻，未考虑相机曝光延迟的问题，因此不能够精确反映相机曝光时刻。没有精确的时间信息就不可能与精确的坐标信息进行有效的匹配关联，这就使得航空摄影测量需要大量的地面像控点进行精度支持，例如，GPS(Global Positioning System，全球定位系统)频率一般为4HZ左右，而无人机通常是在30m/s左右的速度上连续飞行，这就使得GPS记录的时间信息与坐标信息有相当大的差距，而GPS给的曝光信息到相机实施曝光动作也有一段时间，而此时飞机在空中已经发生了位移，所以此时GPS记录的时间信息并不是相机真正曝光的时间信息。专利号CN201310012924.9中，公开了一种无人机用小型航测相机曝光信号实时获取及记录方法，从相机快门前帘处获取相机曝光信号，并由GPS设备记录此信号的时间信息作为相机曝光时刻，但由于该方法中相机曝光信号是从相机内部的前帘位置引出并连接到GPS设备上，因此结构较复杂，且相机快门容易受到信号干扰而导致快门工作误差，从而进一步影响事件记录的精度，因此该方法仍然无法很好地解决无人机中航测相机曝光时刻的精确测定的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法，以解决上述的问题和不足并提供至少以下所述的优点。

第一方面，本发明实施例提供了一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，包括：无人机飞控系统、航测相机和GNSS(Global Navigation Satellite System，即全球导航卫星系统)系统；该无人机飞控系统、该航测相机和该GNSS系统顺序串联；该无人机飞控系统用于根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号；该航测相机用于根据该第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号；该GNSS系统用于根据该同步信号确定该航测相机的精准曝光时刻。

优选地，该GNSS系统包括基准模块和校验模块；该无人机飞控系统用于在生成该第一曝光信号时，同时生成第二曝光信号，并将该第二曝光信号发送给该基准模块；该基准模块用于根据该第二曝光信号确定该航测相机的基准曝光时刻，并将该基准曝光时刻发送给该校验模块；该校验模块用于当所述基准曝光时刻和获取到所述同步信号的时刻之间的时间差值小于预设的标准时间差值时，将所述同步信号的时刻作为该航测相机的精准曝光时刻。

优选地，该校验模块包括差值单元和比较单元；该差值单元用于计算该基准曝光时刻和获取到该同步信号的时刻之间的时间差值，并将该时间差值发送给该比较单元；该比较单元用于将该时间差值与预设的标准时间差值进行比较，若该时间差值小于该标准时间差值，则将获取到该同步信号的时刻作为该航测相机的精准曝光时刻，否则将该基准曝光时刻作为该航测相机的精准曝光时刻。

进一步地，该GNSS系统为双频GNSS或GNSS/IMU系统。

进一步地，上述精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置可以包括：无线引闪器，用于在该航测相机进行曝光时产生该同步信号。

优选地，上述精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置可以包括：信号放大器，用于将该航测相机进行曝光时在热靴信号触点或者PC端口同步产生的信号进行放大，并输出该同步信号。

优选地，该航测相机在第一帘幕开启时进行曝光。

优选地，该航测相机为工业数码相机。

第二方面，本发明实施例还提供了一种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的方法，包括：无人机飞控系统根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号,并将该第一曝光信号发送给航测相机；该航测相机根据该第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号，并将该同步信号发送给GNSS系统；该GNSS系统根据该同步信号，确定该航测相机的精准曝光时刻。

优选地，上述方法还包括，无人机飞控系统根据该航测相机的精准曝光时刻，计算航测像片的外方位元素。

本发明实施例提供的精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法，利用航测相机执行曝光动作时在相机外部同步产生的信号并对其进行处理之后发送给GNSS系统，从而能够精确测定出航测相机的精准曝光时刻，大大提高了事件记录的精度，作为影像的外方位元素的初值，极大地减少了影响处理过程中对地面控制点的依赖程度，能够做到无控制或者少量控制点。