专利名称：星敏感器标定设备的制作方法
技术领域：
星敏感器标定设备一、技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种星敏感器标定设备。二、背景技术[0002]星敏感器用来确定飞行器在天球(惯性)坐标系下的姿态，星敏感器的测量精度 直接影响飞行器的姿态精度，星敏感器标定到安装过程需要使用立方镜作为过渡转换基 准，使星敏感器坐标系与飞行器本体坐标系两个坐标系进行统一。因此，星敏感器自身 测量精度、星敏感器坐标系与立方镜坐标系之间测量精度最终都影响飞行器最终在天球 坐标系下的姿态精度。根据相机初样阶段研制任务需求，需配备一套星敏相机标定设备 以完成星敏感器自身参数的标定以及星敏感器本体坐标系与立方镜坐标系之间的高精度 坐标系转换。[0003]但目前所使用的标定设备由于在结构上存在的问题，使用不方便，标定粘度不 高，而且结构复杂，标定速度慢，因此，研制一种新的星敏感器标定设备是亟待解决的 技术问题。三、实用新型内容[0004]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种星敏 感器标定设备，有效用于精确的标定相机内参数、立方镜与相机之间的关系，克服星敏 感器综合标定精度低、标定速度慢、操作麻烦的问题。[0005]其解决的技术方案是，包括标定系统支撑脚架和装在其上的标定框架平板，标 定框架平板呈方形，四角有对称的公共点坐标转换装置，在平板的正面均置有公共点转 换靶标支架，公共点转换靶标支架上装有靶标，标定系统支撑脚架经标定框架移动装置 装在标定框架平板的背面上。[0006]本实用新型结构简单，新颖独特，易操作使用，有效用于精确的标定相机内参 数、立方镜与相机之间的关系，使星敏感器综合标定精度高、标定速度快，特别是满足 了在不移动相机的前提下，完成高精度星敏相机的标定。
[0007]图1为本实用新型的主视图。[0008]图2为本实用新型的后视图。[0009]图3为本实用新型的立体图。五具体实施方式
[0010]
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。[0011]由图1-3所示，本实用新型包括标定系统支撑脚架和装在其上的标定框架平 板，标定框架平板1呈方形，四角有对称的公共点坐标转换装置2，在平板的正面均置有公共点转换靶标支架3，公共点转换靶标支架上装有靶标6，标定系统支撑脚架4经标定 框架移动装置装5在标定框架平板的背面上。[0012]为了保证使用效果，所说的靶标每个为20mmX20mmX20mm的立方体，所说 的标定框架移动装置5是由标定框架平板背面上的横向滑槽和装在标定系统支撑脚架顶 部横撑上的滑动装置并置于滑槽内构成，横撑穿装在滑动槽两边的固定在标定框架平板 背面上的固定环(图中未标示)内，确保滑动装置平稳滑动；所说的标定系统支撑脚架 4由上部的横撑和垂直于上部横撑两端的竖向支撑构成支撑架，竖向支撑下端有垂直固定 在一起的支撑脚(图中未标示)，标定框架平板主要是为星敏感器标定提供基准数据，完 成对星敏感器的标定，使用标定框架平板作为外部基准(类似转台的作用)，标定框架平 板要根据标定时摄影距离与星敏感器的成像模型和测量标志在图像上的分布状态进行设 计，拍摄时标定框架平板应该布满像平面，对星敏感器，由于视场角0 =观.4° )， 因此，标定框架平板尺寸设计应该满足镜头视场角标准，标定框架平板为ImX Im的正 方形；所说的靶标6其目的在于在标定过程中，需求相机坐标系和基准镜坐标系之间的 关系。可以用经纬仪测量基准镜，确定经纬仪坐标系和基准镜坐标系之间的关系，可以 同时用经纬仪和相机测量标定框架上的标志点，用公共点转换法，可以确定相机坐标系 和经纬仪坐标系之间的关系，进而可以确定相机坐标系和基准镜坐标系之间的关系。因 此最少需设计至少八个以上摄影测量与经纬仪测量同时使用的专用靶标，该靶标的同心 精度要优于0.01mm。该靶标的中心有很精确的同心点，用于在经纬仪测量时准确定位。[0013]靶标6包括人工测量标志、回光反射标志、编码标志，其中人工测量标志因在 标定过程中，相机离坐标系转换框架的距离为2m左右，为了保证测量精度，需要对人 工标志尺寸进行设计。在图象处理与分析过程中，人工标志在像片上成像的尺寸应该为 0 ^ 5 pixel,才能够保证图像提取精度。[0014]下面对需要的人工标志尺寸进行计算。j crl[0015]d = -γ-[0016]式0_1)中，d为人工标志直径，C为人工标志像点直径方向像素个数，r为像 素尺寸，1为空间摄影距离，f为相机焦距。式中位5。[0017]f = 43.3mm, r = 0.015mm, 1 = 1.2m 求 d 应该大于 3.5mm[0018]综上所述，考虑标定过程中以保障标定精度为前提，同时顾及操作的方便性。 设计尺寸的标志，直径为5mm。数量为根据根据标志点直径与坐标系转换框架的尺寸， 结合计算的速度等因素，标定框架平板上需要布设标志点2500个。这样，在标定过程 中，只要采集100张图片，就可以采集250000个像点。可以完全覆盖整个像平面。[0019]使用时，由于星敏感器是固定在支架上，传统的通过固定标定场，移动相机的 标定方法，不但会降低标定的效率，而且在移动的过程中可能会影响相机的参数。所以 在此次设计中，为星敏感器标定框架设计了移动装置。[0020]这样的设计使得在对相机进行标定时，不需要改变相机的位置，只需移动相机 支架即可。在准直测量后，只需要利用标定框架移动装置移动标定框架的位置，减少了 准直次数，大大提高了准直效率。[0021]本实用新型是根据星敏感器的标定过程与标定方法而发明的一套标定装置，使用该标定装置可以精确的标定出相机内参数、立方镜与相机之间的关系。标定综合评定 精度，在X，y，ζ三个方向上可以分别优于12”，12”，8”。有效用于对星敏相机的 高精度标定，并在不移动相机的前提下完成高精度星敏相机的标定，速度快新准确，标 定精确，工作效率高。是星敏感器标定上的一大创新。
权利要求1.一种星敏感器标定设备，包括标定系统支撑脚架和装在其上的标定框架平板，其 特征是，标定框架平板(1)呈方形，四角有对称的公共点坐标转换装置(2)，在平板的正 面均置有公共点转换靶标支架(3)，公共点转换靶标支架上装有靶标(6)，标定系统支撑 脚架(4)经标定框架移动装置装(5)在标定框架平板的背面上。
2.根据权利要求1所述的星敏感器标定设备，其特征是，所说的靶标每个为 20mm X 20mm X 20mm 的立方体。
3.根据权利要求1所述的星敏感器标定设备，其特征是，所说的标定框架移动装置是 由标定框架平板背面上的横向滑槽和装在标定系统支撑脚架顶部横撑上的滑动装置并置 于滑槽内构成，横撑穿装在滑动槽两边的固定在标定框架平板背面上的固定环内。
4.根据权利要求1所述的星敏感器标定设备，其特征是，所说的标定系统支撑脚架由 上部的横撑和垂直于上部横撑两端的竖向支撑构成支撑架，竖向支撑下端有垂直固定在 一起的支撑脚。
5.根据权利要求1所述的星敏感器标定设备，其特征是，所说的标定框架平板为 ImX Im的正方形。
专利摘要本实用新型涉及星敏感器标定设备，有效用于精确的标定相机内参数、立方镜与相机之间的关系，克服星敏感器综合标定精度低、标定速度慢、操作麻烦的问题，其解决的技术方案是，包括标定系统支撑脚架和装在其上的标定框架平板，标定框架平板呈方形，四角有对称的公共点坐标转换装置，在平板的正面均置有公共点转换靶标支架，公共点转换靶标支架上装有靶标，标定系统支撑脚架经标定框架移动装置装在标定框架平板的背面上，本实用新型结构简单，新颖独特，易操作使用，有效用于精确的标定相机内参数、立方镜与相机之间的关系，使星敏感器综合标定精度高、标定速度快，特别是满足了在不移动相机的前提下，完成高精度星敏相机的标定。
文档编号G01C25/00GK201803731SQ20102054138
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者卢欣, 张丽华, 李春艳, 王京海, 范生宏, 范钦红 申请人:郑州辰维科技股份有限公司