CH681490A5 - - Google Patents

Description

1

CH 681 490 A5

2

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängung einer photogrammetrischen Luftbildmesskammer gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung in photogrammetrischen Luftbildmesskam-mern, die in horizontstabilisierten Plattformen aufgehängt sind.

Praktische Ergebnisse von Bildflügen unter turbulenten Flugbedingungen zeigen, dass trotz Bildwanderungsausgleich und dynamisch stabilisierten Plattformen immer noch unkompensierte Bildwanderungskomponenten durch azimutale Drehbewegungen des Flugzeugs vorhanden sind. Unter mittelturbulenten Flugbedingungen werden Winkelgeschwindigkeiten bis 3 °/s bei Frequenzen von 0,5 Hz gemessen. Die dadurch resultierenden Bildwanderungen betragen

A e'K = r - sin ( k • t), wobei A e'K'. Bildwanderungsbetrag r: Radius des betroffenen Bilddetails vom Bildmittelpunkt k: azimutale Winkelgeschwindigkeit t: Belichtungszeit bedeuten.

Das bedeutet beispielsweise bei einer azimutalen Winkelgeschwindigkeit von 2 °/s und einer Belichtungszeit von 1/100 s in den Bildecken einer 23 x 23 cm2 Messkammer eine Bildwanderung von 56 um.

Bekannte stabilisierte Aufhängungen für Luftbildmesskammern (SU 448 442, US 3 703 999) stabilisieren nur die beiden horizontalen Kippachsen, können daher diesen Fehler nicht ausgleichen.

Ziel der Erfindung ist die Verringerung der Bildwanderung und die damit verbundene Genauigkeitserhöhung der Luftbildaufnahme.

Aufgabe der Erfindung ist es, den durch azimutale Drehbewegungen des Flugzeuges verursachten Störfaktor bei der Luftbildaufnahme weitgehend auszugleichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Aufhängung einer photogrammetrischen Luftbildmesskammer, die zur Korrektur des Flugzeugab-driftwinkels einen ersten Regelkreis enthält, der den von einem Steuer- oder Navigationsgerät ermittelten Abdriftwinkel-Sollwert kompensierend auf die Luftbildmesskammer überträgt, dadurch gelöst, dass ein zweiter Regelkreis vorgesehen ist, der Mittel enthält, die die Abdriftwinkelgeschwindigkeit der Luftbildmesskammer gegen Null oder auf eine von der Regelabweichung des ersten Regelkreises durch weitere Mittel abgeleitete Korrekturwinkelgeschwindigkeit regeln. Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass aus dem ersten Regelkreis, bestehend aus einem Winkelaufnehmer, der den Ist-Abdriftwinkel zwischen Luftbildmesskammer und Flugzeug misst, und einem ersten Summierer, der diesen Istwert mit dem Abdriftwinkel-Sollwert des Steuer- oder Navigationsgerätes vergleicht, die sich ergebende Regelabweichung über einen Begrenzungsverstärker und einen Pegelsteller einem zweiten Summierer des zweiten Regelkreises als Winkelgeschwindigkeits-Sollwert zugeführt und durch diesen zweiten Summierer mit dem Winkel-geschwindigkeits-lstwert eines mit der Luftbildmesskammer verbundenen Winkelgeschwindigkeitssensors verglichen wird und die aus diesem Vergleich resultierende Differenz als Stellgrösse über einen Regler und einen Antrieb auf die Luftbildmesskammer einwirkt, bis die Winkelgeschwindigkeit dem Ausgangspegel des Pegelstellers proportional ist.

Weiterhin ist es günstig, dass der Ausgang des Begrenzungsverstärkers über einen Tiefpass mit einer Zeitkonstante von mehreren Sekunden mit dem Eingang eines Fensterkomparators verbunden ist, der, falls das Eingangssignal den Fensterbereich verlässt, den Ausgangspegel des Pegelstellers auf einen grösseren Wert umschaltet. Das ist der Fall, wenn über einen grösseren Zeitraum eine einseitige Regelabweichung des ersten Regelkreises vorliegt, d.h. die absolute Abdriftposition hat eine grössere Differenz zwischen Soll- und Istwert (z.B. nach einer geflogenen Kurve). Die Umschal-tung des Pegelstellers bewirkt nun eine grössere Korrekturgeschwindigkeit des zweiten Regelkreises, wodurch die neue Abdriftposition schneller erreicht wird. Ein Rechner kann den ermittelten Flugzeugabdriftwinkel mit dem Ist-Abdriftwinkel der Luftbildmesskammer vergleichen, wobei der Rechner dem Begrenzungsverstärker ein Korrektursignal zuführt, und die Pegelumschaltung des Pegelstellers vornehmen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schema-tischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Aufhängung der Luftbildmesskammer,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Aufhängung, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Aufhängung.

Die Kammer 1 ist in einem Abdriftdrehlager 14 gelagert, das im Aufhängungsoberteil 15 angeordnet ist. Das Oberteil 15 ruht über einer Horizontie-rungseinrichtung auf einem Unterteil 16. Der Abdriftwinkel zwischen Kammer und Flugzeug wird durch einen Winkelaufnehmer 7 gemessen, der mit dem Oberteil 15 fest verbunden ist.

Der Winkel zwischen Drehlager 14 und Oberteil 15 wird über einen Antrieb 5 eingestellt, der ebenfalls mit dem Oberteil 15 fest verbunden ist. Am Drehlager 14 ist ein Winkelgeschwindigkeitssensor 2 vorgesehen. Wie in Fig. 2 dargestellt, bildet der Winkelgeschwindigkeitssensor 2 zusammen mit dem Summierer 3, dem Regler 4 und dem Antrieb 5 einen Regelkreis, der die azimutale Winkelgeschwindigkeit der Messkammer 1 auf eine Winkelgeschwindigkeit regelt, die dem Ausgangssignal des Pegelstellers 12 proportional ist (im Normalfall Null). Ist die Messkammer 1 am Anfang der Flugtrasse entsprechend zu dieser ausgerichtet, bleibt die Messkammer während der Aufnahme der Luftbilder über der Trasse immer konstant zur Trasse ausgerichtet -unabhängig von dynamischen azimutalen Drehungen des Flugzeugs, die z.B. durch Turbulenzen

5

10'

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 681 490 A5

4

oder Korrekturmanöver des Piloten hervorgerufen werden.

Da dieser schnelle Regelkreis die Messkammer in jeder beliebigen azimutalen Position fixiert, wird ihm ein weiterer langsamer Regelkreis überlagert, der die Ausrichtung der Messkammer zur Flugtrasse wie die herkömmliche Abdriftsteuerung ermöglicht.

Dazu ist ein weiterer Messwertumformer 7 (Winkelmessung z.B. mit Potentiometer) vorgesehen, der den Winkel zwischen Messkammeraufhängung 15/16 (identisch mit Flugzeugsabdrift) und Messkammer 1 misst. Dieser Messwert (Istwert) wird im Summierer 8 mit dem Sollwert verglichen. Das Ergebnis ist eine Regelabweichung, die über den Begrenzerverstärker 11 und den Pegelsteller 12 dem Summierer 3 des schnellen Regelkreises als Führungsgrösse für die Soll-Winkelgeschwindigkeit zur Abdriftkorrektur zugeführt wird.

Im Normalfall (während der Luftbildaufnahme) ist die Korrekturwinkelgeschwindigkeit so klein festgelegt (z.B. 0,2 °/s), dass die dadurch hervorgerufene Bildwanderung in den Luftbildern vernachlässigbar klein bleibt. Das dem Winkelmesswert des Messwertumformers 7 überlagerte dynamische azimutale Flugzeugpendeln (Regeln des schnellen Regelkreises) wird dabei durch das wesentlich langsamere Nachführen des langsamen Regelkreises weitestgehend integriert.

Durch eine Veränderung der Abdriftwinkel-Soll-grösse entsteht ein einseitiges Korrektursignal am Ausgang des Begrenzerverstärkers 11, das solange anliegt, bis die Messkammer 1 nachgeführt ist und das Signal der Winkeldifferenz nach dem Summierer 8 wieder nullpunktsymmetrisch pendelt. Für die Korrektur grösserer Winkelbeträge, wie das z.B. nach einer geflogenen Wende erforderlich ist, würde die neue Positionierung der Messkammer mit der langsamen Korrekturwinkelgeschwindigkeit zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Zu diesem Zweck wird das Korrektursignal nach dem Begrenzerverstärker 11 über einen Tiefpass 9 (mit relativ grosser Zeitkonstante) dem Fensterkomparator 10 zugeführt. Läuft nach einer definierten Zeit (z.B. 20 s) der Tiefpass-Ausgang aus dem Fenster des Fen-sterdiskriminators hinaus, schaltet dieser den Pegelsteller 12 um. Der Summierer 3 wird mit einer wesentlich grösseren Führungsgrösse beaufschlagt, so dass die Korrektur der Abdriftposition mit einer wesentlich grösseren Winkelgeschwindigkeit erfolgt. Ist die vorgesehene Abdriftposition erreicht, wird das Signal am Tiefpass-Ausgang wieder kleiner, und der Fensterdiskriminator schaltet den Pegelsteller wieder auf Normal-(langsam)-Korrektur-winkelgeschwindigkeit zurück.

Der Abdrift-Sollwert wird wie bei klassischen un-stabilisierten Systemen manuell durch ein Steuergerät 17 gemessen und durch einen Messwertumformer (Potentiometer) elektrisch zur Messkammer-Abdriftsteuerung übertragen, oder ein Mikroprozessor 13 übernimmt den Abdrift-Sollwert 6 von einem beliebigen System (z.B. einem Steuergerät 17 oder einem Navigationssystem), den Abdrift-Ist-wert von dem Messwertgeber 7 und liefert ein entsprechendes Korrektursignal (nach Soll-Ist-Wert-

Vergleich) an den Begrenzerverstärker 11. Ein Mikroprozessor 13 kann auch in den Pegelsteller 12 eingreifen und nach anderen Kriterien die Schnell-Abdrift-Position ein- und ausschalten.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Aufhängung einer photogrammetrischen Luftbildmesskammer (1), die zur Korrektur des Flugzeugabdriftwinkels einen ersten Regelkreis (7, 8, 11, 12, 3, 4, 5) enthält, der den von einem Steuer- oder Navigationsgerät (17) ermittelten Abdriftwinkel-Soll-wert (6) kompensierend auf die Luftbildmesskammer (1) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Regelkreis (2, 3, 4, 5) vorgesehen ist, der Mittel enthält, die die Abdriftwinkelgeschwindigkeit der Luftbildmesskammer (1) gegen Null oder auf eine von der Regelabweichung des ersten Regelkreises durch weitere Mittel abgeleitete Korrekturwinkelgeschwindigkeit regeln.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ersten Regelkreis, bestehend aus einem Winkelaufnehmer (7), der den Ist-Abdriftwinkel zwischen Luftbildmesskammer (1) und Flugzeug misst, und einem ersten Summierer (8), der diesen Istwert mit dem Abdriftwinkel-Soll-wert (6) des Steuer- oder Navigationsgerätes (17) vergleicht, die sich ergebende Regelabweichung über einen Begrenzungsverstärker (11) und einen Pegelsteller (12) einem zweiten Summierer (3) des zweiten Regelkreises als Winkelgeschwindigkeits-Sollwert zugeführt wird und durch diesen zweiten Summierer (3) mit dem Winkelgeschwindigkeits-Ist-wert eines mit der Luftbildmesskammer verbundenen Winkelgeschwindigkeitssensors (2) verglichen wird, und die aus diesem Vergleich resultierende Differenz als Stellgrösse über einen Regler (4) und einen Antrieb (5) auf die Luftbildmesskammer (1) einwirkt, bis die Winkelgeschwindigkeit dem Ausgangspegel des Pegelstellers (12) proportional ist.

3. Aufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Begrenzungsverstärkers (11) weiterhin über einen Tiefpass (9) mit einer Zeitkonstante von mehreren Sekunden mit dem Eingang eines Fensterkomparators (10) verbunden ist, der, falls das Eingangssignal den Fensterbereich verlässt, den Ausgangspegel des Pegelstellers (12) auf einen grösseren Wert umschaltet.

4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rechner (13) den ermittelten Flugzeugabdriftwinkel mit dem Ist-Abdriftwinkel der Luftbildmesskammer (1) vergleicht, wobei der Rechner (13) dem Begrenzungsverstärker (11) ein Korrektursignal zuführt und die Pegelumschaltung des Pegelstellers (12) vornimmt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3