[发明专利]一种机载三线阵CCD相机的偏心矢量和视轴偏心角标定方法

权利要求书

1.一种机载三线阵CCD相机的偏心矢量和视轴偏心角标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：对于机载三线阵CCD相机影像建立严格成像模型；

所述步骤A包括以下步骤：

A1：将所述严格成像模型中的GNSS/IMU观测数据转换到UTM地图投影坐标系下；

A2：对于机载三线阵CCD相机影像建立以每条扫描行为中心的严格成像模型；

其中，(X,Y,Z)为地面点坐标，(x,y)为像点坐标，f为机载三线阵CCD相机的焦距，(X_S^j,Y_S^j,Z_S^j)为第j扫描行的外方位元素的线元素，s表示为机载三线阵CCD相机的投影中心，以GNSS/IMU观测数据为初值；为第j扫描行的外方位元素的角元素构成的旋转矩阵；

采用系统，以X轴为第一旋转轴，Y轴为第二旋转轴，Z轴为第三旋转轴，ω,κ方向角均采用正向旋转；

则所述旋转矩阵为：

B：对所述机载三线阵CCD影像进行基于GPU加速处理的多航线影像匹配，并提取连接点的数据信息；

C：构建多航线的大规模平差区域网，进行空中三角测量处理；

D：建立GNSS偏心矢量标定模型与IMU视轴偏心角标定模型，分别进行GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定，获得标定值(Δu，Δv，Δw)和(Δe_x，Δe_y，Δe_z)；

D1：建立所述机载三线阵CCD相机的所述GNSS偏心矢量标定模型

根据成像关系，建立所述GNSS偏心矢量标定模型如下：

其中，R为像片姿态角系统所述确定的旋转矩阵；A代表机载GNSS天线，O-XYZ为地辅坐标系，GNSS天线相位中心的坐标为(X_A，Y_A，Z_A)，S表示摄影物镜后节点，即透视中心，所述透视中心的坐标为(X_S，Y_S，Z_S)；S-xyz为像空间坐标系，所述GNSS天线的坐标为(u，v，w)；

以所述GNSS偏心矢量标定模型为基础，建立所述GNSS偏心矢量标定模型：

其中，为GNSS天线相位中心坐标(X_A，Y_A，Z_A)的残差项，(Δu，Δv，Δw)为所述GNSS偏心矢量的改正数，所述步骤C得到外方位元素值(X_S,Y_S,Z_S)，(u，v，w)初值取实际测量值或零值，R是步骤C4得到的外方位元素值依据公式(2)计算得到，然后按所述(7)式计算出的天线相位中心坐标计算值(X_A，Y_A，Z_A)⁰；

D2：建立所述机载三线阵CCD相机的IMU视轴偏心角标定模型；

设GNSS/IMU直接测量姿态角为(α，β，γ)，其构成的旋转矩阵为所述外方位角元素为构成的旋转矩阵为视轴偏心角(e_x，e_y，e_z)构成的旋转矩阵为分别为：

其中，下标b代表IMU，c代表航摄仪；IMU视轴偏心角可分解为3个方向的角度偏差，分别为e_x，e_y，e_z；

则：

由所述旋转矩阵(2)反算角度值(α，β，γ)，建立GNSS/IMU的所述姿态角的观测方程：

建立所述机载三线阵CCD相机的所述IMU视准轴偏心角标定模型如下：

其中，(α，β，γ)是所述IMU直接测量的姿态角；(v_α,v_β,v_γ)为所述GNSS/IMU直接测量的姿态角(α，β，γ)的残差项；(Δe_x，Δe_y，Δe_z)为所述IMU视轴偏心角的改正数，B₂为对应系数矩阵；由所述步骤C得到的外方位元素值利用所述(2)式计算得到；由(e_x，e_y，e_z)值利用所述(2)式计算得到，(e_x，e_y，e_z)初值可取为零；由所述公式(9)和相乘得到

(α,β,γ)⁰是由利用所述(10)式计算得到的所述姿态角的计算值；

D3：以每个定向片为采样数据，采用所述GNSS偏心矢量标定模型与所述IMU视准轴偏心角标定模型进行GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定，分别获得所述标定值(Δu，Δv，Δw)和(Δe_x，Δe_y，Δe_z)；

E：利用所述GNSS偏心矢量和所述IMU视轴偏心角的标定值更新外方位元素；

F：将所述外方位元素的改正数、GNSS偏心矢量以与IMU视轴偏心角的改正数之和作为循环参数，判断前后两次迭代所述循环参数之差；当所述循环参数之差小于阈值，则迭代结束，跳出循环；当所述循环参数之差大于阈值，则以所述步骤E更新后的外方位元素值为基础，迭代循环所述步骤C-E。