[发明专利]一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量方法及装置，属于航空相机参数测量技术领域。在航空相机三个轴系上设置双轴倾角传感器、单轴倾角传感器和角度传感器，对三个轴系进行不同角度旋转，利用多种传感器实时测量不同位置点的角度变化量；进行数据处理得到三个轴系在光轴经过位置重合点的轴系误差；经过位置重合点轴系误差得到三轴航空相机在三个轴系角度旋转时的指向误差。优点是：使用多种传感器配合三轴航空相机旋转实时采集倾角信息，设备简单，操作方便灵活，避免引入其余误差；本发明的测量方法不只局限于本发明提到的三轴航空相机，也可以测量其他多轴姿态稳定平台的轴系误差。

技术领域

本发明涉及航空相机参数测量技术领域，尤其涉及一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量方法及装置。

背景技术

航空相机主要由机械轴系支撑结构和光电成像系统组成，可以实施对地面目标的实时图像捕捉，具有其他遥感平台不具备的时效性和灵活性，被广泛的应用在军事侦察、灾害防治、资源探测、商业开发等领域。

近年来，航空相机一直在向高分辨率和大视场方向发展，从而对机械结构提出越来越高的要求，轴系误差的存在会导致成像过程中指向误差的产生，进而严重影响成像质量，因此需要对航空相机的轴系误差和指向误差进行测量。目前，航空相机指向误差的测量方法是使用高精度的多轴转台来补偿航空相机轴系旋转角度，利用光电自准直仪的光路模拟光轴路径，通过在成像系统前端粘贴反射镜来测量回转误差，该方法需要用到多种高精密配套设备，存在其余误差项的干扰且装置尺寸较大、操作复杂。

发明内容

本发明提出一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量方法及装置，能够对轴系误差和指向误差进行实时精确测量且操作简单便捷。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

1)根据三轴航空相机的具体结构，在航空相机三个轴系上设置8个位置点的双轴倾角传感器，4个位置点的单轴倾角传感器，1个角度传感器，对三个轴系进行不同角度旋转，利用多种传感器实时测量不同位置点的角度变化量；

2)将步骤1)中各位置点传感器得到的角度变化量进行数据处理，得到三个轴系在光轴经过位置重合点的轴系误差；

3)基于分析得出的三轴航空相机指向误差模型，根据步骤2)的三个轴系光轴经过位置重合点轴系误差得到三轴航空相机在三个轴系角度旋转时的指向误差。

进一步的，步骤1)所述的双轴倾角传感器一、双轴倾角传感器二、双轴倾角传感器三、双轴倾角传感器四安装在反射镜镜面四个直角端点位置处，传感器紧贴反射镜镜面且四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；

进一步的，步骤1)所述的单轴倾角传感器一、单轴倾角传感器二、单轴倾角传感器三、单轴倾角传感器四安装在透镜和CCD的旋转轴系框架左右端面的上下圆弧顶位置处，四个单轴倾角传感器与旋转轴线距离相同；

进一步的，步骤1)角度传感器与旋转轴固定连接且x轴方向与旋转轴线重合；

进一步的，步骤1)所述的双轴倾角传感器五、双轴倾角传感器六、双轴倾角传感器七、双轴倾角传感器八安装在外框架的旋转轴系框架上下端面左右端点位置处，四个双轴倾角传感器与旋转轴线距离相同。

进一步的，步骤1)所述的对三个轴系进行不同角度的旋转，其中反射镜的旋转轴在本身基准45°角的基础上进行±15°的旋转，透镜和CCD的旋转轴进行±5°的旋转，外框架的旋转轴进行±45°的旋转。

进一步的，步骤2)所描述的将各位置点传感器得到的角度变化量进行数据处理，其中实时角度变化经过信号采集装置传输到上位机，之后输出6项轴系角度变化量，数学模型为：