一种航空惯性导航测量系统及姿态校正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102322859A

(43)申请公布日2012.01.18

(21)申请号CN201110241719.0

(22)申请日2011.08.23

(71)申请人中国国土资源航空物探遥感中心;中国地质大学(北京)

地址100083北京市海淀区学院路29号

(72)发明人熊盛青姚国清张宗贵甘甫平汪茂

(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司

代理人杨立

(51)Int.CI

G01C21/16

G01C25/00

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种航空惯性导航测量系统及姿态

校正方法

(57)摘要

本发明的航空惯性导航测量系统包

括机控导航单元、定位定向单元、姿态校

正模块、航空摄影仪。机控导航单元选取

飞行航线发送至姿态校正模块。定位定向

单元获取位置参数和姿态参数发送至姿态

校正模块。航空摄影仪拍摄获取航射像片

发送至姿态校正模块。姿态校正模块根据

飞行航线、位置参数和姿态参数计算外方

位元素；并利用外方位元素对航射像片进

行几何校正。本发明还提供一种姿态校正

方法。本发明综合利用IMU与GPS的优

势，二者互相配合完成对飞机位置参数及

姿态参数的采集，提高了位置参数和姿态

参数的精准度。本发明还校正飞机飞行过

程中因偏航等原因导致拍摄的像片出现的

误差，纠正像片内像元的坐标，最大可能

的还原像片所代表的地面情形。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种航空惯性导航测量系统，其特征在于，

包括机控导航单元、定位定向单元、姿态校正模块、航空摄影仪，

所述机控导航单元，用于选取飞行航线，并将所述飞行航线发送至所述姿态校正模

块；

所述定位定向单元，用于获取并保存航空摄影仪的位置参数和姿态参数，并发送至

所述姿态校正模块；

所述航空摄影仪，用于拍摄获取航射像片，并发送至所述姿态校正模块；

所述姿态校正模块，用于接收所述飞行航线、所述位置参数和姿态参数，计算获得

图像的外方位元素；并利用所述外方位元素对所述航空摄影仪发送的航射像片进行

几何校正。

2.按照权利要求1所述的航空惯性导航测量系统，其特征在于，

所述定位定向单元包括：

用于获取所述航空摄影仪的姿态参数的惯性测量单元；

用于获取所述航空摄影仪的位置参数的GPS接收机。

3.一种姿态校正方法，其特征在于，

第一步，将飞行航线、航空摄影仪的位置参数和姿态参数转化为图像的外方位元素；

第二步，利用所述外方位元素对航空摄影仪拍摄的航射像片进行几何校正。

4.按照权利要求3所述的姿态校正方法，其特征在于，

对所述航射像片进行几何校正后，还对所述航射像片中的每个像元进行地理坐标定

位。

5.按照权利要求3或4所述的姿态校正方法，其特征在于，

所述第二步，按照以下方法对所述航射像片进行几何校正：

利用所述外方位元素，通过共线方程，建立地面坐标与所述航射像片中像元的对应

关系，校正飞行姿态引起的图像几何畸变。

6.按照权利要求5所述的姿态校正方法，其特征在于，

所述共线方程表示如下：

其中，（x,y）为像元对应的影像坐标；XsubA/sub、YsubA/sub、

ZsubA/sub为像元对应的地面坐标；XsubS/sub、YsubS/sub、

ZsubS/sub为对应摄影中心的地面坐标；f为所述航射像片主距；

a、b、c为由三个角元素定义的3×3旋转矩阵的系数，用于将影像坐标转换为地面

坐标系统，a、b、c值满足以下公式：

其中，φ为外方位元素中的俯仰角、ω为外方位元素中的滚动角、κ为外方位元素

中的偏航角。

说明书

p技术领域

本发明涉及一种航空惯性