[发明专利]HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法及装置

摘要

HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法及装置，涉及直升机时间域电磁法地球物理探测领域，为了解决传统惯性传感器测姿存在累积误差的问题，利用光斑成像测量装置在HTEM系统吊舱以及地表水平面选取多点进行姿态测量，通过记录太阳光斑的运动轨迹获取吊舱姿态信息，姿态测量装置主要包括通过透光窗产生太阳光斑的光机部分、CMOS图像传感器光斑成像并由FPGA计算光斑空间坐标位置的电子学部分，本发明避免了使用复杂算法，并且姿态测量装置光机系统、电路结构简单，成本低廉，适合多点安装进行同步测量，实时计算光斑在图像传感器上的空间坐标位置，数据量小，节省了硬件缓存开销。

主权项

1.HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一，分别在吊舱航向发射线圈前端、后端、两侧选取四个姿态测量点，每个姿态测量点固定一个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置，透光窗与地表水平面平行，即吊舱在地面静止时，透光窗与地表水平面夹角为0°；步骤二，在地表水平面上也放置一个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置作为姿态测量参考点，用于测量不同时间段的太阳光倾角；步骤三，直升机飞行探测过程中，吊舱姿态变化导致透光窗与地表水平面夹角发生变化，太阳光斑随吊舱姿态变化而在CMOS图像传感器感光面上移动；在FPGA的控制下，每个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置对太阳光斑进行成像，CMOS图像传感器输出的图像数据经过FPGA进行数据缓存，由FPGA实时计算光斑中心在CMOS图像传感器上的空间坐标位置；步骤四，将FPGA计算出的各个姿态测量点光斑中心位置空间坐标信息，由RS422接口数传至HTEM系统接收机中，存储光斑中心位置信息；步骤五，探测工作结束后，根据HTEM系统接收机中存储的光斑中心位置情况，由空间几何坐标关系计算出不同时间段太阳光与吊舱的姿态角，通过与地表水平面上放置的HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置所测得的不同时间段的太阳光倾角进行几何运算，获取吊舱姿态角变化量，将每个姿态测量点的姿态角变化量与HTEM探测数据关联起来，分析不同姿态测量点姿态信息与HTEM探测数据中运动噪声的关系。