[发明专利]基于IMU/DGPS的航空摄影测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于IMU/DGPS的航空摄影测量系统及方法，测量系统包括定位定向系统、光耦隔离模块和中画幅量测相机，中画幅量测相机的脉冲输出端通过光耦隔离模块连接定位定向系统的低电平触发端，测量方法通过采集原始影像、Event数据和校验数据，然后获取影像数据和影像外方位元素；本发明既能捕获高质量的原始影像，也能精确解算影像对应的高精度位置姿态数据，保证测绘成图的质量和精度，解决了集成系统的重量、体积等问题，通过POS系统搭载无人机进行低空摄影测量，单架次可获取100km²的5cm正射影像所需数据，无需布设大量地面控制点，大幅减少像控测量工作量，缩短航测生产周期，提高作业范围和作业效率。

技术领域

本发明涉及航空摄影测量技术领域，尤其涉及基于IMU/DGPS的航空摄影测量系统及方法。

背景技术

目前，传统航空摄影测量通常采用大载荷通航飞机搭载专业航摄仪，搭配高精度POS系统（Position Orientation System；定位定向系统）获取航片的外方位元素（x，y，z，φ，ω，κ），以减少地面控制点布设数量等外业工作量，该种摄影测量系统目前已成为国内外高空摄影测量工程最为常用的集成方案之一。

航空摄影测量能够丰富地表达测区内的微小细节，为规划设计、地质监测等多种应用领域提供直观的带有丰富细节的可量测性影像成果。精确求解影像的外方位元素是摄影测量的关键，长期以来主要依靠繁杂的空中三角测量和大量地面控制点来间接求解，工作量大、周期长；在高原、荒漠等难以创建大量地面控制点的区域又很难获取较高精度的摄影测量成果。近年来，无人机因其灵活、方便等优势，在作为相机搭载平台并应用于低空摄影测量这一领域得以迅速推广。通常情况下，无人机搭载经过畸变校正的单反相机进行摄影测量，由飞行控制系统自动控制无人机进入到预定航线，在预定航摄点控制相机曝光，在布设很多像控点的情况下完成测量制图工作。但是，由于无人机的航时与载荷限制，无法搭载专业的量测相机和高精度POS系统，不但仅能完成小范围测绘制图，且搭载的相机精度不高，无法达到航空摄影测量的要求标准。

发明内容

本发明的目的是提供基于IMU/DGPS的航空摄影测量系统及方法，能够极大地减少外业控制点布设数量，提高大比例尺航空摄影测量的作业效率，进行高效率、高精度和大范围的低空摄影测量，且捕获图像质量高、畸变量小，同时提高了影像与POS数据匹配度，进而提高测量结果精确度，进一步地，还兼具重量轻和集成度高等优点。

本发明采用的技术方案为：

基于IMU/DGPS的航空摄影测量系统，其特征在于：包括定位定向系统、光耦隔离模块和中画幅量测相机，中画幅量测相机设置在无人机上，中画幅量测相机的脉冲输出端通过光耦隔离模块连接定位定向系统的低电平触发端；所述定位定向系统包括POS计算机、惯性测量单元、机载DGPS天线和地面DGPS基站接收机，POS计算机、惯性测量单元和机载DGPS天线均设置在无人机上，地面DGPS基站接收机设置在地面接收站点；惯性测量单元和机载DGPS天线的输出端分别电连接POS计算机，机载DGPS天线与DGPS基站接收机相互通讯。

进一步地，所述光耦隔离模块包括光耦，光耦原边正极连接外部3.3V直流电源，光耦原边负极连接中画幅量测相机的曝光脉冲输出端，中画幅量测相机曝光脉冲输出端输出5V曝光脉冲电平，光耦副边集电极分别连接光耦原边正极和POS计算机的低电平触发端。

进一步地，还包括用于连接无人机的相机支架和POS支架，相机支架包括上下平行并相互连接的顶板和底板，惯性测量单元设置在顶板上，底板上设有用于安装孔，中画幅量测相机的机身固定安装在安装孔内且中画幅量测相机镜头朝下设置，DGPS天线和POS计算机设置在POS支架上。

进一步地，所述相机支架和POS支架底部均匀布置有多个减震器。

本发明还公开了一种基于IMU/DGPS的航空摄影测量方法，包括以下步骤：