专利名称：一种机载imu视准轴误差检校方法
技术领域：
本发明属于航空遥感几何定位技术领域，涉及一种机载IMU视准轴误差的检校方
法。
背景技术：
在航空摄影测量中，像片外方位元素的求解是关键问题之一，传统方法是先将测区中的所有影像经连接点构成区域网，然后通过空中三角测量方法，依靠大量地面控制点进行整体求解。近几年，集差分GPS和惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)于一体的机载POS系统可以以较高频率获取飞行平台的位置和姿态信息，经数据后处理可转换为像片的外方位元素。该技术已经在航空遥感中得到了广泛应用，当利用POS数据辅助进行光束法区域网平差时，可减少野外像控点的联测工作。在实际工作中，要求POS系统中的惯性测量装置(IMU, Inertial Measurement Unite)必须与航摄仪固连在一起，如图I所示。假如IMU的本体坐标轴系原点标记为Oa,三个坐标轴标记为a、Zb ;航摄仪的本体坐标轴系原点标记为Oe,三个坐标轴标记为ue、zco由于安装工艺的原因，IMU的坐标轴系与航摄仪的坐标轴系并不能够保持严格平行，两个坐标轴系之间存在一个小角度的偏差，通常称之为视准轴误差或偏心角。为了将IMU测定的姿态角转换为像片的外方位角元素，需将MU本体坐标系进行三次旋转。假设旋转顺序为先绕^轴旋转然后绕旋转后的轴旋转&，最后绕两次旋转后的Zb轴旋转将三次旋转过程分别投影到平面上如图2所示4为頂U本体坐标系第一次旋转以后jt, z方向的坐标轴；为IMU本体坐标系第二次旋转e,以后^，_7方向的坐标轴。如果航空摄影时像片的实际外方位角元素为& I ,其构成的旋转矩阵为JZO属r);而由IMU直接测定的像片外方位角元素为判，吒為，其构成的旋转矩阵为
物》為,K0)。顾及到视准轴误差所构成的旋转矩阵7 (匕，4)，三者之间的相互关系可表示为
=馬(nr0). R(Ws)(I)
式中，戽(判,砷,rQ)可以由MU直接获取的外方位角元素形成；包含了所要求解的IMU视准轴误差，其计算公式为
[I O O Tcose O -sine T cose sine 0
,J*￡
0 Cosex Stnej, 0 10- ski￡t coset 0
0 - sme cos sme 0 cose 0 0 I
-JL //I(2)
cose cosecose sine一 sine
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=sine sine cose - cose sine sme sme sine +cose cose sine cose
XtS/·IJCJfI》
coSSj. Smej comc + skiex skiet cosex sin^ ^mec -smex coseE co^x co^
其中，ex, ey, ez为视准轴误差。
由于视准轴误差的存在，导致MU测定的像片外方位角元素不能直接用于对地目标定位，必须采取合适的检校方法予以误差补偿。通常的做法是采用飞行检校场的方法来进行。对飞行检校场区域的影像要保证航向和旁向有一定重叠度，并在检校场的周边布设一定数量的地面控制点。然而，对于非区域性，实时性和应急测绘要求来说，该方法并不适用。因此，寻求一种无地面控制的IMU视准轴误差检校方法有一定的实际应用价值。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种利用城市密集人工建筑物上存在的大量水平线和铅垂线信息，实现带机载IMU设备的航空遥感高精度几何定位的方法。 本发明的技术方案为一种机载IMU视准轴误差检校方法根据从航空影像所构成立体像对中提取的三条或以上同名直线，进行頂U视准轴误差检校；所述立体像对包括具有重叠度的左像片和右像片；同名直线是同一条地面直线在立体像对中左像片和右像片上的投影，所述地面直线包括水平直线和铅垂直线；进行IMU视准轴误差检校包括以下步骤
步骤1，建立物方直线与影像外方位角元素之间的关系，得到同名直线端点在立体像对左、右像片上的像空间辅助坐标，计算公式为
权利要求
1.一种机载頂U视准轴误差检校方法，其特征在于根据从航空影像所构成立体像对中提取的若干条同名直线，进行MU视准轴误差检校；所述立体像对包括具有重叠度的左像片和右像片；同名直线是同一条地面直线在立体像对中左像片和右像片上的投影，所述同名直线为水平直线或铅垂直线；进行IMU视准轴误差检校包括以下步骤， 步骤1，建立物方直线与影像外方位角元素之间的关系，得到同名直线端点在立体像对左、右像片上的像空间辅助坐标，计算公式为
2.根据权利要求I所述机载IMU视准轴误差检校方法，其特征在于从航空影像所构成立体像对中提取同名直线的实现方式为，对获取的航空影像进行边缘检测；在检测结果的基础上提取出直线特征，并对提取出的直线细化和重新拟合；从立体像对中选择出同名直线。
3.根据权利要求I或2所述机载IMU视准轴误差检校方法，其特征在于从航空影像所构成立体像对中提取2条同名直线，其中有I条为水平直线，另I条为铅垂直线。
4.根据权利要求I或2所述机载IMU视准轴误差检校方法，其特征在于从航空影像所构成立体像对中提取2条同名直线，都为铅垂直线。
5.根据权利要求I或2所述机载IMU视准轴误差检校方法，其特征在于从航空影像所构成立体像对中提取3条同名直线，都为水平直线。
全文摘要
本发明方法属于航空遥感几何定位技术领域，涉及一种机载IMU视准轴误差检校方法，建立了IMU视准轴误差检校模型。本发明所述的机载IMU视准轴误差检校方法利用航空影像上存在的大量直线特征进行，左、右像片上同名直线的端点不需要一定是同名点，方法简单易行，毋需布设特定的检校场和地面控制点，能够实现无地面控制的高精度遥感对地目标定位。
文档编号G01C25/00GK102620745SQ201210026738
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者付建红 申请人:武汉大学