[发明专利]一种六自由度航空倾斜摄影模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空摄影模拟系统，特别是涉及一种六自由度航空倾斜摄影模拟 系统。

背景技术

航空摄影测量是指在飞行器上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点 测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。航空摄影测量一直是我国基本地图成 图的主要方式，由于其制图速度快，精度高且均匀，是我们今后数字制图的一个重要发展方 向。随着数字地球在中国的广泛认同，数字城市建设正如火如荼。航空数字测量为数字城市 建设提供基础城市空间数据，同时还广泛应用于国土资源调查、土地利用、城市规划、道路 交通、港口选址及房地产等方面。按摄像机物镜主光轴相对于地表的垂直度，可分为垂直航 空摄影和倾斜航空摄影。为了更简便有效地研究航空摄影测量技术，相关技术人员亟需一 种能够有效模拟航空摄影测量过程的设备。基于该需求，中国专利201310298803.5公开了 一种航空摄影测量模拟系统，可以模拟固定水平面内飞行器的运动，然而由于整个模拟系 统不能调节飞行器姿态，故该系统无法满足倾斜航空摄影的研究需要。中国专利 201220681352.4公开了一种数字航空倾斜摄影测量装置，其在云台上按照前后左右下五个 方向安装五个相机，来实现倾斜航空摄影，然而若基于该思路研制相关倾斜航空摄影模拟 系统，则存在成本高的缺点。并且由于相机数量多导致云台整体质量较大，从而不利于对云 台实施平稳的控制。此外，中国专利201210501131.9、中国专利201220646494.7也公开了类 似的装置，然而这些装置均无法模拟飞行器在六个自由度方向的运动，无法模拟飞行器的 真实位姿变化。从科学研究的意义上来看，前述系统或装置尚缺乏模拟信息的完整性与航 线设置的灵活性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种六自由度航空倾斜摄影模 拟系统，该系统可以模拟任意轨迹、任意姿态的航空摄影测量过程。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种六自由度航 空倾斜摄影模拟系统，包括导轨系统、云台机构、成像装置及控制装置；所述导轨系统包括 四个直线导轨，其中第一直线导轨与第二直线导轨在水平面内相互平行设置，第三直线导 轨横跨在所述第一直线导轨和所述第二直线导轨之上，且第三直线导轨与所述第一直线导 轨和所述第二直线导轨形成滑动连接，第四直线导轨垂直滑动连接在所述第三直线导轨 上，并且所述第四直线导轨垂直于所述第一直线导轨与所述第二直线导轨所确定的平面； 所述云台机构采用球面机构，包括静平台、动平台及并联在所述静平台和所述动平台之间 的三个分支机构，三个所述分支机构结构相同且沿圆周方向均匀布置，所述静平台沿竖向 滑动连接在所述第四直线导轨上；所述成像装置包括固定安装在所述动平台底面上的CCD 相机；所述控制装置可操作地控制所述云台机构在所述导轨系统上的运动及所述CCD相机 在所述云台机构上的运动。

所述第三直线导轨通过第一传动机构与第一电机连接，所述第一电机固定在所述 第一直线导轨的一端；在所述第一直线导轨的一端安装有第一限位开关，另一端安装有第 二限位开关，所述第二电机固定在所述第三直线导轨的一端；所述第四直线导轨通过第二 传动机构与第二电机连接，所述第二电机固定在所述第三直线导轨的一端，在所述第三直 线导轨的一端安装有第三限位开关，另一端安装有第四限位开关；所述静平台通过第三传 动机构与第三电机连接，所述第三电机固定在所述第四直线导轨的一端，在所述第四直线 导轨的一端安装有第五限位开关，另一端安装有第六限位开关。

所述第一传动机构包括与所述第三直线导轨固接的传动带，所述传动带张紧在两 根传动轴上，两根所述传动轴分别安装在所述第一直线导轨和所述第二直线导轨的两端， 一根所述传动轴由所述第一电机驱动。

每个所述分支机构包括依次连接第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述 第一连杆的上端固接在所述静平台上，所述第一连杆的下端与所述第二连杆的上端通过第 一转动副连接，所述第二连杆的上端与驱动电机的输出轴连接，所述第二连杆的下端与所 述第三连杆的上端通过第二转动副连接，所述第三连杆的下端与所述第四连杆的上端通过 第三转动副连接，所述第四连杆的下端固接在所述动平台上；三个所述分支机构中所有的 所述第一转动副、所述第二转动副和所述第三转动副的转动轴线相交于空间一点。