测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无人机航空摄影测量领域，具体保护了一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，包括顺序连接的无人机飞控系统、航测相机和GNSS系统，所述无人机飞控系统根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号，所述航测相机根据所述第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号，所述GNSS系统根据所述同步信号确定所述航测相机的精准曝光时刻。本发明专利技术还保护了一种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的方法，通过该装置和方法，解决了精确测定工业数码相机曝光时刻的技术难题，极大地提升了利用GNSS系统数据进行后期插值解算航测像片的外方位元素的准确性。

【技术实现步骤摘要】
测定无人机中航测相机曝光时刻的装置
本专利技术涉及无人机航空摄影测量领域，具体地说是一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法。
技术介绍
现有技术中，无人机航空摄影测量工作中数码相机曝光时刻的精确时间信息是不记录或是将无人机飞控系统发出的曝光脉冲信号的时刻作为相机曝光时刻，未考虑相机曝光延迟的问题，因此不能够精确反映相机曝光时刻。没有精确的时间信息就不可能与精确的坐标信息进行有效的匹配关联，这就使得航空摄影测量需要大量的地面像控点进行精度支持，例如，GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)频率一般为4HZ左右，而无人机通常是在30m/s左右的速度上连续飞行，这就使得GPS记录的时间信息与坐标信息有相当大的差距，而GPS给的曝光信息到相机实施曝光动作也有一段时间，而此时飞机在空中已经发生了位移，所以此时GPS记录的时间信息并不是相机真正曝光的时间信息。专利号CN201310012924.9中，公开了一种无人机用小型航测相机曝光信号实时获取及记录方法，从相机快门前帘处获取相机曝光信号，并由GPS设备记录此信号的时间信息作为相机曝光时刻，但由于该方法中相机曝光信号是从相机内部的前帘位置引出并连接到GPS设备上，因此结构较复杂，且相机快门容易受到信号干扰而导致快门工作误差，从而进一步影响事件记录的精度，因此该方法仍然无法很好地解决无人机中航测相机曝光时刻的精确测定的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法，以解决上述的问题和不足并提供至少以下所述的优点。第一方面，本专利技术实施例提供了一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，包括：无人机飞控系统、航测相机和GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，即全球导航卫星系统)系统；该无人机飞控系统、该航测相机和该GNSS系统顺序串联；该无人机飞控系统用于根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号；该航测相机用于根据该第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号；该GNSS系统用于根据该同步信号确定该航测相机的精准曝光时刻。优选地，该GNSS系统包括基准模块和校验模块；该无人机飞控系统用于在生成该第一曝光信号时，同时生成第二曝光信号，并将该第二曝光信号发送给该基准模块；该基准模块用于根据该第二曝光信号确定该航测相机的基准曝光时刻，并将该基准曝光时刻发送给该校验模块；该校验模块用于当所述基准曝光时刻和获取到所述同步信号的时刻之间的时间差值小于预设的标准时间差值时，将所述同步信号的时刻作为该航测相机的精准曝光时刻。优选地，该校验模块包括差值单元和比较单元；该差值单元用于计算该基准曝光时刻和获取到该同步信号的时刻之间的时间差值，并将该时间差值发送给该比较单元；该比较单元用于将该时间差值与预设的标准时间差值进行比较，若该时间差值小于该标准时间差值，则将获取到该同步信号的时刻作为该航测相机的精准曝光时刻，否则将该基准曝光时刻作为该航测相机的精准曝光时刻。进一步地，该GNSS系统为双频GNSS或GNSS/IMU系统。进一步地，上述精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置可以包括：无线引闪器，用于在该航测相机进行曝光时产生该同步信号。优选地，上述精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置可以包括：信号放大器，用于将该航测相机进行曝光时在热靴信号触点或者PC端口同步产生的信号进行放大，并输出该同步信号。优选地，该航测相机在第一帘幕开启时进行曝光。优选地，该航测相机为工业数码相机。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的方法，包括：无人机飞控系统根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号,并将该第一曝光信号发送给航测相机；该航测相机根据该第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号，并将该同步信号发送给GNSS系统；该GNSS系统根据该同步信号，确定该航测相机的精准曝光时刻。优选地，上述方法还包括，无人机飞控系统根据该航测相机的精准曝光时刻，计算航测像片的外方位元素。本专利技术实施例提供的精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置及方法，利用航测相机执行曝光动作时在相机外部同步产生的信号并对其进行处理之后发送给GNSS系统，从而能够精确测定出航测相机的精准曝光时刻，大大提高了事件记录的精度，作为影像的外方位元素的初值，极大地减少了影响处理过程中对地面控制点的依赖程度，能够做到无控制或者少量控制点。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了现有技术中一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置；图2示出了本专利技术实施例所提供的一种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置；图3示出了本专利技术实施例所提供的第二种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置；图4(a)和(b)分别示出了本专利技术实施例所提供的一种第一曝光信号和同步信号的波形；图5示出了本专利技术实施例所提供的一种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的方法。1无人机飞控系统2GNSS系统3航测相机11IMU/GNSS系统12基准模块13校验模块14差值单元15比较单元具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示为现有技术中一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，该装置中，无人机飞控系统1根据预先设定的曝光控制信息，输出两路同步的相机曝光脉冲信号，其中一路发送给相机3用于控制相机3进行曝光动作，另外一路发送给GNSS系统，记录该脉冲的到来时刻，并将该脉冲的到来时刻作为相机曝光时刻。该装置不考虑曝光脉冲信号在系统线路中的传输延迟，也不考虑相机本身生产工艺引起的曝光延迟的问题，因此该脉冲的到来时刻不能够精确反映相机的实际曝光时刻。如图2所示为根据本专利技术实施例提供的一种精确测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，包括：无人机飞控系统1、航测相机3和GNSS系统2，且无人机飞控系统1、航测相机3和GNSS系统2顺序串联，其中无人机飞控系统1中预先人为设定了航测相机3的曝光控制信息，无人机飞控系统1根据该曝光控制信息生成第一曝光信号，并将该第一曝光信号发送给航测相机3，航测相机3根据该第一曝光信号进行曝光动作，同时生成与执行曝光动作的时刻相同的同步信号，并将该同步信号发送给GNSS系统2，GNSS系统2根据接收到该同步信号的时刻，确定航测相机3的精准曝光时刻，本实施例优选地可以将接收到该同步信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，其特征在于，包括：无人机飞控系统、航测相机和GNSS系统；所述无人机飞控系统、所述航测相机和所述GNSS系统顺序串联；所述无人机飞控系统用于根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号；所述航测相机用于根据所述第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号；所述GNSS系统用于根据所述同步信号确定所述航测相机的精准曝光时刻。

【技术特征摘要】
1.一种测定无人机中航测相机曝光时刻的装置，其特征在于，包括：无人机飞控系统、航测相机和GNSS系统；所述无人机飞控系统、所述航测相机和所述GNSS系统顺序串联；所述无人机飞控系统用于根据预先设定的曝光控制信息，生成第一曝光信号；所述航测相机用于根据所述第一曝光信号进行曝光，同时生成同步信号；所述GNSS系统用于根据所述同步信号确定所述航测相机的精准曝光时刻；所述GNSS系统包括基准模块和校验模块；所述无人机飞控系统用于在生成所述第一曝光信号时，同时生成第二曝光信号，并将所述第二曝光信号发送给所述基准模块；所述基准模块用于根据所述第二曝光信号确定所述航测相机的基准曝光时刻，并将所述基准曝光时刻发送给所述校验模块；所述校验模块用于当所述基准曝光时刻和获取到所述同步信号的时刻之间的时间差值小于预设的标准时间差值时，将所述同步信号的时刻作为所述航测相机的精准曝光时刻；所述校验模块包括差值单元和比较单元；所述差值单元用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英成，刘飞，丁晓波，刘沛，罗祥勇，任亚锋，
申请(专利权)人：中测新图北京遥感技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11