[发明专利]一种分布式POS多节点多参量瞬间同步标校方法

说明书

本发明涉及一种分布式POS多节点多参量瞬间同步标校方法，将主POS及子IMU安装在悬臂梁两端对应的安装节点上，分别定义为主节点和子节点，将两个靶标分别粘贴在主POS和子IMU一侧的表面，定义主POS表面的靶标为主节点靶标；子IMU表面的靶标为子节点靶标，首先基于手眼标定模型标定出无公共视场的第一相机和第二相机的位姿关系；第一相机和第二相机分别拍摄主节点靶标和子节点靶标，实时测量主节点靶标和子节点靶标分别在第一相机和第二相机坐标系中的位姿，将靶标坐标系通过第一标定板、第二标定板和IMU的已知尺寸信息转换到IMU坐标系下；实时计算主节点和子节点之间的相对位置和姿态。该系统具有精度高、非接触式测量的特点。

技术领域

本发明涉及分布式POS测量领域，具体涉及一种分布式POS多节点多参量瞬间同步标校方法，适用于测量载机存在弹性变形，即动态情况下，分布式POS系统精度检校。

背景技术

位置姿态测量系统(position and orientation system，POS)由惯性测量单元(Inertial measurement Unit,IMU)、导航计算机系统(POS Computer System，PCS)和GPS(Global Positioning System)组成。POS可以为高分辨率航空遥感系统提供高精度的运动导航信息，通过运动误差补偿提高遥感载荷成像质量，是实现高分辨率成像的关键。

我国在单POS成像方面取得了不错的成绩，实现了高分辨率二维成像。随着机载对地观测系统的不断发展，二维成像需求逐渐向三维成像转变，这就要求机载分布式阵列天线SAR、柔性多基线干涉SAR以及其他多个或多种载荷安装在飞机不同位置，采用传统的单一POS无法实现各载荷高精度位置姿态测量以及各载荷数据的时间统一。分布式POS在多载荷、三维成像方面起着至关重要的作用。分布式POS包括主POS和多个子IMU，其中高精度主POS安装在机腹下面的吊舱中，并作为主节点，子IMU安装在机翼上每个成像载荷处，并作为子节点。主、子节点分别测量各节点处的位置和姿态数据，利用传递对准技术将主节点高精度的导航数据传递给子节点，实现子节点处的高精度导航信息，进而对多个成像载荷完成高精度的运动补偿。分布式POS测量精度是决定分布式POS性能的关键指标，对分布式POS进行有效的精度检校是本领域亟待解决的关键技术之一。

目前，公开的文献中单POS的标校方法较多，如空中三角测量法，转台标校法。针对分布式POS的标校方法相对较少。

朱庄生，袁学忠.一种分布式POS的精度检校方法和装置：CN.(申请号CN201810153914.X；公开号CN108106637A)的内容是利用两个没有公共视场的两个相机，分别测量粘贴在分布式POS表面的靶标，进行分布式POS的标校工作，两个相机之间的关系标定利用了两个固连的平面靶标，以靶标运动前后两个靶标平面上两个单位矢量的夹角不变为约束条件标定两个相机之间的姿态关系，利用靶标运动前后，靶标上的两个点的距离不变为约束条件标定两个相机之间的位置关系，该方法操作起来很复杂，且计算过程中利用的点的个数有限，很难达到高精度。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种分布式POS多节点多参量瞬间同步标校方法，操作简单，易于实现，只需要多次移动相机，整个计算过程利用手眼标定即可完成；且具有精度高、非接触式测量、抗干扰能力强的特点，通过扩展多个子节点和多个相机，可实现分布式POS多节点多参量瞬间同步标校。

本发明技术解决方案：一种分布式POS多节点多参量瞬间同步标校方法，包括步骤：

利用两个标定板，标定出无公共视场的第一相机和第二相机的相对位姿关系；

将另外两个靶标别放置在主节点和子节点处，分别称作主节点靶标和子节点靶标，并分别置于每个相机的视野中，调整相机之间角度使得所述相机能够拍摄到所述靶标；

第一相机和第二相机分别拍摄主节点靶标和子节点靶标，测量主节点和子节点分别在相机坐标系中的位姿；