[发明专利]LMCCD相机的时间同步方法及同步系统

摘要

LMCCD相机的时间同步方法及同步系统，涉及一种时间同步系统，解决现有立体测绘相机在推扫成像时，存在定位误差，从而导致测绘影像定位精度低，且无法满足高时间精度的要求等问题，本发明将时标产生功能模块和传感器时序产生模块集成在同一芯片内，减小获取时标的延时和延时的不确定时间；时标产生功能模块采用计数器触发模式的纯硬件工作模式，避免采用软件方式带来的额外时间误差；通过自校正工作模式降低晶体频率漂移造成的计时偏差；根据轨道高度、像元尺寸、主距和交会角计算线阵CCD的行周期和面阵CCD的帧周期。为兼顾面阵CCD在定向时刻摄像和保持面阵和线阵CCD的同步，规定了面阵CCD的帧周期调整策略。

主权项

LMCCD相机的时间同步方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、利用前视控制器、正视控制器和后视控制器内部的时标产生模块，通过自校正工作模式，采用校验计数器，获得晶体频率的校正系数；时标产生模块在自校正工作模式结束后，转换到时标产生工作模式；步骤二、在时标产生工作模式下，时标产生模块在对应的前视控制器、正视控制器和后视控制器内部的时序产生模块输出曝光开始的时序信号时，记录当前的时标，同时采用示波器测试将所述时序信号转换为线阵CCD或面阵CCD管脚的驱动信号对应电路的延时；所述线阵CCD或面阵CCD曝光时对应的时标为：记录值×校正系数+电路延时值；步骤三、根据轨道高度、线阵CCD像元尺寸、面阵CCD像元尺寸、相机主距和交会角计算线阵CCD的行周期和面阵CCD的帧周期，并对面阵CCD的帧周期进行调整；实现LMCCD相机的时间同步。具体过程为：所述线阵CCD的行周期用公式表示为：$t_{\mathrm{line}\_H}=\frac{\frac{b\×H}{f}}{\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}}$式中b为线阵CCD图像传感器的像元尺寸；式中G为万有引力常数，M为地球质量，R为平均地球半径，H为飞行器平均离地高度；正视相机的主距为f，所述面阵CCD图像传感器的行周期为：$t_{\mathrm{area}\_H}=\frac{\frac{c\×H}{f}}{\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}}$式中c为面阵CCD图像传感器的像元尺寸；根据定向时刻摄像的原则，面阵CCD图像传感器的最佳帧周期为：$t_{\mathrm{area}\_\mathrm{frame}\_\mathrm{opt}}=\frac{\mathrm{tga}\×H}{10\×\frac{R}{R+H}\×\sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{R+H}}}$式中a为前视和后视相机夹角的一半；设定在定向时刻需要的面阵CCD图像分辨率为m×m，m为大于127的正整数；实际使用的面阵CCD图像传感器分辨率为p×q，p和q为大于m的正整数，其中q为沿推扫方向的分辨率，对面阵CCD图像传感器的帧周期进行调整过程分为两种情况：一、LMCCD相机采用间歇摄像工作方式，设定每次连续摄像的时间为t_lianxu，当$n\≤\frac{\mathrm{ftga}}{10b}\<n+0.5$时，并且$(\frac{\mathrm{ftga}}{10b}-n)\×\frac{t_{\mathrm{lianxu}}}{{\mathrm{nt}}_{\mathrm{line}\_H}}\×\frac{b}{c}\<\frac{q-m}{2}-1,$所述面阵CCD图像传感器的帧周期为nt_{line_H}，n为大于1的正整数；当$n+0.5\≤\frac{\mathrm{ftga}}{10b}\<n+1$时，并且$(n+1-\frac{\mathrm{ftga}}{10b})\×\frac{t_{\mathrm{lianxu}}}{(n+1)t_{\mathrm{line}\_H}}\×\frac{b}{c}\<\frac{q-m}{2}-1,$则面阵CCD图像传感器的帧周期为(n+1)t_{line_H}；二、面阵LMCCD相机采用连续摄像工作方式时，或者LMCCD相机采用间歇摄像工作方式时，当$n\≤\frac{\mathrm{ftga}}{10b}\<n+0.5$时，并且$(\frac{\mathrm{ftga}}{10b}-n)\×\frac{t_{\mathrm{lianxu}}}{{\mathrm{nt}}_{\mathrm{line}\_H}}\×\frac{b}{c}\≥\frac{q-m}{2}-1,$或者当$n+0.5\≤\frac{\mathrm{ftga}}{10b}\<n+1$时，并且$(n+1-\frac{\mathrm{ftga}}{10b})\×\frac{t_{\mathrm{lianxu}}}{(n+1)t_{\mathrm{line}\_H}}\×\frac{b}{c}\≥\frac{q-m}{2}-1$时；则面阵CCD图像传感器的帧周期为t_{area_frame_i}，所述帧周期t_{area_frame_i}的取值为nt_{line_H}或(n+1)t_{line_H}，i为大于等于0的正整数；对于不同的i，选取的原则是累计偏差绝对值小于所述累计偏差用公式表示为：$|\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{t}_{\mathrm{area}\_\mathrm{frame}\_i}\×\frac{b}{c\×t_{\mathrm{line}\_H}}-(i+1)\frac{\mathrm{ftga}}{10c}|\<\frac{q-m}{2}-1.$