DD281245A5

DD281245A5 - Aufhaengung einer photogrammetrischen luftbildmesskammer

Info

Publication number: DD281245A5
Application number: DD32725889A
Authority: DD
Inventors: Heinrich Klose
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1990-08-01
Also published as: CH681490A5; DE4007713C2; DE4007713A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Aufhaengung eine photogrammetrischen Luftbildmeszkammer. Um die Bildwanderung zu verringern und die Genauigkeit der Luftbildaufnahme zu erhoehen, ist neben einem ersten Regelkreis, der den von einem Steuer- oder Navigationsgeraet ermittelten Abdriftwinkel kompensierend auf die Meszkammer uebertraegt, ein zweiter Regelkreis vorgesehen, der die Abdriftwinkelgeschwindigkeit der Luftbildmeszkammer gegen Null oder auf eine Korrekturwinkelgeschwindigkeit regelt, die von der Regelabweichung des ersten Regelkreises abgeleitet wird. Anwendbar in photogrammetrischen Aufnahmesystemen. Fig. 2{Luftbildmeszkammer; Aufhaengung; Abdriftwinkel; Regelkreis; Abdriftwinkelgeschwindigkeit; Winkelaufnehmer}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung in photogrammetrischen Luftbildmeßkammern, die in horizont stabilisierten Plattformen aufgehängt sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

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 37s bei Frequenzen von 0,5 Hz gemessen. Die dadurch resultierenden Bildwanderungen betragen Δβ'κ = r · sin (κ · t), wobei Δβ'κ: Bildwanderungsbetrag

r: Radius des betroffenen Bilddetails vom Bildmittelpunkt

κ: azimutale Winkelgeschwindigkeit

t: Belichtungszeit

Das beteutet beispielsweise bei einer azimutalen Winkelgeschwindigkeit von 27s und einer Belichtungszeit von Vicds in den Bildecken einer 23 χ 23cm² Meßxammer eine Bildwanderung von 56μπη.

Bekannte stabilisierte Aufhängungen für Luftbildmeßkammern (SU 448442, US 3703999) stabilisieren nur die beiden horizontalen Kippachsen, können daher diesen Fehler nicht ausgleichen.

Ziel der Erfindung

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

Darlegung des Wesens der Erfindung

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 Flugzeugabdriftwinkels einen ersten Regelkreis enthält, der den von einem Steuer- oder Navigationsgerät ermittelten Abdriftwinkel kompensierend auf die Meßkammer überträgt, dadurch gelöst, daß ein zweiter Regelkreis vorgesehen ist, der die Abdriftwinkelgeschwindigkeit der Luftbildmeßkammer gegen Null oder auf eine Korrekturwinkelgeschwindigkeit regelt, die von dar Regelabweichung des ersten Regelkreises abgeleitet wird. Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß über den ersten Regelkreis, bestehend aus einem Winkelaufnehmer, der den Ist-Abdriftwinkel zwischen Luftbildmeßkammer und Flugzeug mißt, und einem ersten Summierer, der diesen Istwert mit dem Abdrift-Sollwert des Steuergerätes vergleicht, die sich ergebende Regelabweichung über einen Begrenzerverstärker und einen Pegelsteller einem zweiten Summierer des zweiten Regelkreises als Winkelgeschwindigkeits-Sollwert zugeführt wird, durch diesen mit dem Winkelgeschwindigkeits-Istwert eines mit der Luftbildmeßkammer verbundenen Winkelgeschwindigkeitssensors verglichen wird und die daraus resultierende Differenz als Stellgröße über einen Regler und einen Antrieb auf die Meßkammer einwirkt, bis die Winkelgeschwindigkeit dem Ausgangspegel des Pegelstellers proportioneil ist.

Weiterhin ist es günstig, daß der Ausgang des Begrenzerverstärkers über einen Tiefpaß großer Zeitkonstante mit dem Eingang eines 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 Differnez zwischen Soll- und Istwert (z. B. nach eir er geflogenen Kurve). Die Umschaltung des Pegelstellers bewirkt nun eine größere Korrekturgeschwindigkeit des zweiten Regelkreises, wodurch die neue Abdriftposition schneller erreicht wird. Der auf beliebige Art und Weise ermittelte Flugzeugabdriftwinkel kann auch in einem Rechner mit dem Ist-Abdriftwinkel der Luftbildmeßkammer verglichen werden, wobei der Rechner dem Begrenzerverstärker das entsprechende Korrektursignal zuführt und die Pegelumschaltung des Pegelstellers ebenfalls vom Rechner nach beliebigen Kriterien vorgenommen werden kann. Der mit der Luftbildmeßkammer verbundene Winkelgeschwindigkeitssensor kann durch einen ausreichend empfindlichen Winkelbeschleunigungssensor mit nachgeschaltetem Integrator ersetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Eine Prinzipdarstellung der Aufhängung der Luftbildmeßkammer

Fig. 2: Ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Kammer 1 ist in einem Abdriftdrehlager 14 gelagert, das im Aufhängungsoberteil 15 angeordnet ist. Das Oberteil 15 ruht über einer Horizontierungseimichtung 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 Obeiteil 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 rege't, die dem Ausgangssignal des Pegelstellers 12 proportional ist (im Normalfall Null). Ist die Meßkammer 1 am Anfang der Flugtrasse entsprechend zu dieser ausgerichtet, bkibt 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 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 wir die herkömmliche Abdriftsteuerung ermöglicht. Dazu ist ein weiterer Meßwertumformer 7 (Winkelmessung z. B. mit Potentiometer) vorsehen, der den Winkel zwischen Meßkammeraufhängung 15/16 (identisch mit Flugzeugabdrift) und Meßkammer 1 miß'. 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 Winkel-neßwert des Meßwertumformers 7 überlagerte dynamische azimutale Flugzeugpendeln (Regeln des schnellen Regelkreises) wird dabei durch djs wesentlich langsamere Nachführen des langsamen Regelkreises wßitestgehend integriert. Durch eine Veränderung der Ad, iftwinkelsollgröße entsteht ein einseitiges Korrektur signal am Ausgang des Begrenzverstärkers 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 groß', ier Winkelbeträge, wie das z. B. nach einer geflogenen Wende erforderlich ist, wurde die neue Positionierung der M( ßkammer mit der langsamen Korrekturwinkelgeschwindigkeit zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Zu diesem Zweck wird das Korrektursignal nach dem Begrenzerverstärker 11 über einen Tiefpaß (mit relativ großer Zeitkonstante) dem Fensterdiskriminator 10 zugeführt. Läuft nach einer definierten Zeit (z. B. ?0s) der Tiefpaß-Ausgang aus dem Fenster des Fensterdiskriminators hinaus, schaltet dieser den Pegelsteller 12 um. Der Summierer 3 wird nun mit einer wesentlich größeren Führungsgröße beaufschlagt, so daß die Korrektur der Abdrift-Position mit einer wesentlich größeren Winkelgeschwindigkeit erfolat. Ist die vorgesehene Abdriftposition erreicht, wird das Signal am Tiefpaß-Ausgang wieder kleiner, und der Fensterdiskrimitator schaltet den Pegelsteller wieder auf Normal- (langsam) Korrekturwinkelgeschwindigkeit zurück.

Der Abdrift-Sollwert wird wie bei klassischen unstabilisierten Systemen manudl durch ein Steuergerät 6 gemessen und durch einen Meßwertumformer (Potentiometer) elektrisch zur Meßkammer-Abdriftsteuerung übertragen, oder ein Mikro-Prozessor 13 übernimmt den Abdrift-Sollwert von einem beliebigen System (z. B. einem Steuergerät 6 oder einem Navigationssystem), den Abdrift-Istwert von dem Meßwertgeber 7 und liefert ein entsprechendes Korrekiursignal (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-Positionierung ein- und ausschalten.

Claims

1. Aufhängung einer photogrammetrischen Luftbildmeßkammer, die zur Korrektur des Flugzougabdriftwinkeis einen ersten Regelkreis enthält, der den von einem Steuer- oder Navigationsgerät ermittelten Abdriftwinkel kompensierend auf die Meßkammer überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Regelkreis vorgesehen ist, der die Abdriftwinkelgeschwindigkeit der Luftbiidmeßkammer gegen Null oder auf eine Korrekturwinkelgeschwindigkeit regelt, die von der Regelabweichung des ersten Regelkreises abgeleitet wird.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den ersten Regelkreis, bestehend aus einem Winkelaufnehmer, der den Ist-Abdriftwinkel zwischen Luftbildmeßkammer und Flugzeug mißt, und einem ersten Summierer, der diesen Istwert mit dem Abdrift-Sollwert des Steuergerätes vergleicht, die sich ergebende Regelabweichung über einen Begrenzungsverstärker und einen Pegelsteller, einem zweiten Summierer des zweiten Regelkreises als Winkelgeschwindigkeits-Sollwert zugeführt wird, durch diesen mit dem Winkelgeschwindigkeits-Istwert eines mit der Luftbildmeßkammer verbundenen Winkelgeschwindigkeitssensors verglichen wird und die daraus resultierende Differenz als Stellgröße über einen Regler und einen Antrieb auf die Meßkammer einwirkt, bis die Winkelgeschwindigkeit dem Ausgangspegel des Pegelstellers proportional ist.

3. Aufhängung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Begrenzerverstärkers weiterhin über eine Tiefpaß großer Zeitkonstante mit dem Eingang eines Fensterkomparators verbunden ist, der, falls das Eingangssignal den Fensterbereich verläßt, den Ausgangspegel des Pegelstellers auf einen größeren Wert umschaltet.

4. Aufhängung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf beliebige Art und Weise ermittelte Flugzeugabdriftwinkel in einem Rechner mit dem Ist-Abdriftwinkel der Luftbildmeßkammer verglichen wird wobei der Rechner dem Begrenzungsverstärker sin Korrektursignal zuführt und die Pegelumschaltung des Pegelstellers vornimmt.

5. Aufhängung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Luftbildmeßkammer verbundene Winkelgeschwindigkeitssensor durch einen Winkelbeschleunigungssensor mit nachgeschaltetem Integrator ersetzt wird.