[发明专利]一种光轴竖直相机的外基准测试方法

说明书

本发明公开了一种光轴竖直相机的外基准测试方法，包括：架设测试系统；测试系统包括：激光跟踪仪、激光跟踪仪控制器、经纬仪、经纬仪控制器、上位机和立方棱镜；通过激光跟踪仪分别采集得到光轴数据和线阵数据，并存储；布置公共转站点，架设激光跟踪仪、经纬仪和立方棱镜；进行组网并统一四台仪器的坐标系；在统一四台仪器的坐标系后，进行光轴测量和线阵方向测量；对各测量数据进行处理，得到外基准测试结果并输出。本发明旨在解决当前光轴水平相机的外基准测量方法不适用于光轴竖直相机光轴指向天空的情况，通过本发明的方法可实现大口径和超大口径光轴竖直相机外基准的高精度测量。

技术领域

本发明属于空间遥感器技术领域，尤其涉及一种光轴竖直相机的外基准测试方法。

背景技术

随着航天遥感器对高分辨率的追求，近年来光轴竖直相机在空间遥感器设计领域中逐渐被应用。光轴竖直相机较传统光轴水平相机在大口径和超大口径相机地面研制过程中有明显技术优势，尤其是在地面重力卸载和天地一致性验证等方面。大口径和超大口径光轴竖直相机地面装调测试过程中光轴指向天空，无法采用光轴水平相机将经纬仪架设于地面通过地面观测人员直接肉眼瞄准的方法测得光轴。如图1所示，光轴水平相机测试外基准过程中，经纬仪等高精度测试设备均需架设到地面，观测方向与相机光轴方向一致。

如图2所示，受到传统经纬仪测角方法的限制，无法竖直向下测量角度，即便通过架设五棱镜进行光路折转也存在需将五棱镜和观测人员稳定升举到半空中，对光轴的测量精度和稳定性带来较大影响，因此急需一种光轴竖直状态下，采用地面设备测得光轴、线阵和基准镜三者之间几何关系的高精度测量方法。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种光轴竖直相机的外基准测试方法，旨在解决当前光轴水平相机的外基准测量方法不适用于光轴竖直相机光轴指向天空的情况，通过本发明的方法可实现大口径和超大口径光轴竖直相机外基准的高精度测量。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种光轴竖直相机的外基准测试方法，包括：

架设测试系统；其中，测试系统，包括：激光跟踪仪、激光跟踪仪控制器、经纬仪、经纬仪控制器、上位机和立方棱镜；

通过激光跟踪仪分别采集得到光轴数据和线阵数据，并存储；

布置公共转站点，架设激光跟踪仪、经纬仪和立方棱镜；

进行组网并统一四台仪器的坐标系；其中，四台仪器是指：两台激光跟踪仪和两台经纬仪；

在统一四台仪器的坐标系后，进行光轴测量和线阵方向测量；

对各测量数据进行处理，得到外基准测试结果并输出。

在上述光轴竖直相机的外基准测试方法中，通过激光跟踪仪采集光轴数据并存储，包括：

将主镜组件安装到相机承力板后，在相机主承力板上粘贴靶球座P1～P8，在光轴方向上安装靶球座P9和靶球座P10；将靶球P1～P10分别安装在靶球座P1～P10上；

通过上位机控制激光跟踪仪测量靶球P1～P10，采集得到主镜坐标系下靶球P1～P10的坐标：P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2)···P8(X8,Y8,Z8)、P9(X9,Y9,Z9)和P10(X10,Y10,Z10)；重复采集7次；

上位机接收到采集数据后，计算采集得到的主镜坐标系下靶球P1～P10的坐标的误差，单点重复测量误差小于±0.015mm，最佳拟合误差小于0.06mm，将符合要求的整组数据存储于上位机，文件格式为CSV，文件名为ZJ.CSV。

在上述光轴竖直相机的外基准测试方法中，通过激光跟踪仪采集线阵数据并存储，包括：