[发明专利]半刚性自回弹反射器型面精度的水下摄影测量方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及测量方法，特别是适合双介质摄影测量环境下的物体的空间位置、尺寸、形状、形变等的一种半刚性自回弹反射器型面精度的水下摄影测量方法。

二、背景技术

按照国家有关技术标准的要求，天线反射器在制作完工时要进行实用环境下或模拟实用环境下相关精度的变形检测分析，以获得在实用环境下的应用数据，以此作为分析设计的资料依据。天线的型面精度是衡量、评价天线质量的重要指标，它不仅直接影响天线的口面效率，从而决定天线可工作的最短波长，并且还影响天线方向图的主瓣宽度和旁瓣结构。通过对天线进行检测，确定其表面精度，可以预估天线的电气性能。

在“半刚性自回弹反射器技术”中，反射器(天线)型面精度是一项重要的考核指标。在反射器的研制过程中，正常环境下的型面精度测量方法已较成熟，作为是载天线，“半刚性自回弹反射器”最终是要在太空的零重力环境下工作，因此其在零重力环境下的型面精度指标一直是研制过程中所重点关注的内容之一。目前，在反射器地面研制与试验过程中，为模拟太空零重力环境，有很多方法，但其缺点一是空间范围小，对待测物三维尺寸大小有一定的限度，二是资源和资金成本很高。从现实意义上，为节约资金投入成本，通常采用的方法是将其置于一定密度的水池中，此方法的目的是通过反射器自身重力与水的浮力相抵消来实现零重力环境的模拟。

目前，正常环境下，反射器是置于空气进行型面精度测量的，因其物方空间和像方空间处在同一种介质中，通过拍摄的图像确定被摄目标几何特性，从而进行型面精度分析，此技术和方法在国内已经很成熟，应用也相对较容易。然而当反射器置于水中时，其物方空间和像方空间处在两种不同介质中，理论上属于双介质摄影测量的一种，由于摄影时成像光线穿过两个不同的介质，因此必须考虑各个介质的光学特性，介质分界面的位置和形状等特殊问题。在双介质摄影测量中，物点A、摄影中心S、像点a三点不再共线，其关系如图2所示。图中假设介质分界面为平面，并以此作为摄影测量坐标系O-XYZ的XY平面，点A(X，Y，Z)经过折射在影像上成像于a(x，y)，α，β分别为成像光线的入射角和折射角。由于在双介质摄影测量时，成像光线穿过两个不同的介质，在介质分界面时产生折射，相应光线不再共面，因此单介质摄影测量中所用的共面条件方程不能在双介质摄影测量用来建立相对定向立体模型。

由于早期市场需求的原因，双介质摄影测量技术和方法在国内还没有单位或个人进行深入的理论研究和实践验证，但随着国家空间技术研究和探索的发展，零重力环境下大尺寸测量技术的市场需求日益增多，因此，水下摄影测量新技术，新方法的研究有很广泛的应用价值。目前，针对水下摄影测量的研究方向主要集中在依据双介质摄影测量中折射点A1、摄影中心S、像点a三点共线重新建立双介质摄影测量的一般构像关系式，并提出相应的自检校光束法平差的基本方程式，即通过考虑界面处的折射，引入了界面方程和介质的折射率，试图寻找到新的理论模型进行水下摄影测量解算，但是也只是进行了模拟数据的研究，并没有在实际中得到应用。

三、发明内容

针对上述实际情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种半刚性自回弹反射器型面精度的水下摄影测量方法，可有效解决采用数字相机对置于水中的反射器上的待测点进行自动、快速测量，给出反射器制造完工后在零重力环境下的型面精度变形分析数据：即反射器置于空气中与将其置于水中模拟零重力下的三维变形精度的误差关系等，实现反射器的型面精度在水下这个特殊环境下的快速检测的问题。