星载立体测绘相机立方镜间姿态标定

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1、2013年8月第33卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementAug．，2013V01．33，No．4文章编号：1000—7202(2013)04—0017—04中图分类号：V416星载立体测绘相机立方镜间姿态标定黄桂平1钦桂勤2马开锋1(1．华北水利水电大学，郑州450001；2．信息工程大学，郑州450052)文献标识码：A摘要介绍了测绘相机立方镜与星敏感器立方镜间坐标系转换关系的标定方法。采用4台自准直经纬仪分别对两个立方镜进行准直测量，建立立方镜坐标系，并推导了基于准

2、直测量角度的立方镜坐标系的旋转矩阵公式；利用经纬仪间短边互瞄方法实现两个立方镜间姿态的传递。标定试验表明，该方法可以标定出两立方镜坐标轴间夹角以及测绘相机间的姿态关系，满足了相机研制要求。关键词三线阵CCD相机立体测绘姿态标定立方镜准直测量AttitudeCalibrationonThree-lineArrayCCDCameraofSpaceStereoMappingHUANGGui—pin91QinGui—qin2MAKai．feng(1．NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPo

3、wer，Zhengzhou450011；2．InstituteofGeomaties，InformationEngineeringUniversity，Zhengzhou450052)AbstractOnemethodforcalibratingthetransformationmatrixofcubicprismcoordinatesystembe．tweenstereomappingcameraandstarsensorwasadopted。Auto-collimationontwocubicprismsWasfin—ishedusi

4、ng4theodolites．Afterthat，thecubicprismcoordinatesystemWassetup．Andthedetailedequationsofrotationmatrixwerededucedtoo．TheattitudebetweentwocubicprismsWascalibratedbyazimuthtransmission．TesisindieatethatthecalibrationelTorofanglebetweentwocubicprismcoordinatesystemaxesisles

5、sthan1．5”(18)．，11leerroroffinalattitudecalibrationofthestereomappingcameraislessthan5”(18)．KeywordsThree—linearrayCCDcameraStereomappingAttitudecalibrationCubicprismCollimationmeasurement1引言三线阵CCD立体测绘相机是传输型摄影测量卫星的有效载荷，利用这种卫星所获取的立体影像、姿态和轨道位置等信息，可以实现无地面控制点的卫星摄影测量。为了完成在无控制点情

6、况下对未知地区进行定位和测图的要求，三线阵影像必须要已知外方位元素。其中，利用星敏感器来测量卫星姿收稿El期：2012—10—17，修回日期：2013—04—27基金项目：国家863计划(2008AA042410)，国家科技重大专项(2009ZX04014—093)作者简介：黄桂平(1973-)，男，博士、副教授，主要研究方向：大尺寸三维测量、精密工程测量和工业摄影测量等方向的研究。·18·宇航计测技术2013矩态，从而为三线阵影像提供3个外方位角元素；利用GPS来测量位置，从而提供3个外方位位置元素‘1—2l。要标定测绘相机(测量坐标系

7、)在惯性坐标系中的姿态，则要先通过标定星敏感器测量坐标系与自身立方镜坐标系的关系转换矩阵，以及测绘相机测量坐标系与其自身立方镜坐标系的转换矩阵；然后再标定星敏感器立方镜坐标系与测绘相机立方镜坐标系的转换矩阵；因为星敏感器直接测量可以得到星敏感器(测量坐标系)在惯性坐标系中的姿态，这样通过一系列坐标系转换即可得到测绘相机(测量坐标系)在惯性坐标系中的姿态。其中星敏感器测量坐标系与自身立方镜坐标系的关系转换矩阵以及测绘相机测量坐标系与其自身立方镜坐标系间的转换矩阵的标定方法可以参考文献[3]，本文主要就星敏感器立方镜与测绘相机立方镜间坐标系转

8、换的标定方法和试验进行阐述。2三线阵CCD立体测绘相机2．1三线阵CCD立体测绘相机组合体三线阵CCD立体测绘相机的原理来自于20世纪60年代的三缝隙连续胶片摄影机。其构成有两种形式：单镜头三