DD281245A5 - SUSPENSION OF A PHOTOGRAMMETRIC AIR IMAGING CHAMBER - Google Patents

SUSPENSION OF A PHOTOGRAMMETRIC AIR IMAGING CHAMBER Download PDF

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DD281245A5 DD32725889A DD32725889A DD281245A5 DD 281245 A5 DD281245 A5 DD 281245A5 DD 32725889 A DD32725889 A DD 32725889A DD 32725889 A DD32725889 A DD 32725889A DD 281245 A5 DD281245 A5 DD 281245A5
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luftbildmeßkammer
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Zeiss Jena Veb Carl
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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}The invention relates to the suspension of a photogrammetric Luftbildmeszkammer. In order to reduce the image migration and increase the accuracy of aerial photography, a second control loop is provided in addition to a first control loop which compensates the determined by a control or Navigationsgeraet Abdriftwinkel on the Meszkammer, the Abdriftwinkelgeschwindigkeit the Luftbildmeszkammer to zero or on a Correction angle velocity derived from the control deviation of the first control loop. Applicable in photogrammetric recording systems. Fig. 2 {Luftbildmeszkammer; Suspension; Drift angle; Control loop; Drift angular velocity; Angle sensor}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung in photogrammetrischen Luftbildmeßkammern, die in horizont stabilisierten Plattformen aufgehängt sind.The invention preferably finds application in photogrammetric Luftbildmeßkammern, which are suspended in horizontally stabilized platforms.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

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: BildwanderungsbetragPractical results of image flights under turbulent flight conditions show that despite image migration compensation and dynamically stabilized platforms, uncompensated image migration components are still present due to azimuthal rotational movements of the aircraft. Under moderate turbulent flight conditions, angular velocities up to 37s are measured at frequencies of 0.5 Hz. The resulting image migrations are Δβ'κ = r · sin (κ · t), where Δβ'κ: image migration amount

r: Radius des betroffenen Bilddetails vom Bildmittelpunktr: radius of the affected image detail from the center of the image

κ: azimutale Winkelgeschwindigkeitκ: azimuthal angular velocity

t: Belichtungszeitt: exposure time

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.For example, with an azimuthal angular velocity of 27 s and an exposure time of Vicds in the corners of a 23 × 23 cm 2 measuring chamber, this indicates an image migration of 56 μm.

Bekannte stabilisierte Aufhängungen für Luftbildmeßkammern (SU 448442, US 3703999) stabilisieren nur die beiden horizontalen Kippachsen, können daher diesen Fehler nicht ausgleichen.Known stabilized suspensions for Luftbildmeßkammern (SU 448442, US 3703999) stabilize only the two horizontal tilt axes, therefore can not compensate for this error.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Verringerung der Bildwanderung und die damit verbundene Genauigkeitserhöhung der Luftbildaufnahme.The aim of the invention is to reduce the image migration and the associated increase in accuracy of aerial photography.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, den durch azimutale Drehbewegungen des Flugzeuges verursachten Störfaktor bei der Luftbildaufnahme weitgehend auszugleichen.The object of the invention is to largely compensate for the disruption caused by azimuthal rotational movements of the aircraft in aerial photography.

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.The object is achieved with a suspension of a photogrammetric Luftbildmeßkammer containing a first control loop for correcting the Flugzeugabdriftwinkels, which compensates the determined by a control or navigation Abdriftwinkel on the measuring chamber, achieved in that a second control loop is provided, the Abdriftwinkelgeschwindigkeit the Luftbildmeßkammer controls to zero or to a correction angular velocity, which is derived from the control deviation of the first control loop. An advantageous embodiment of the invention is that over the first control loop, consisting of an angle sensor which measures the actual Abdriftwinkel between Luftbildmeßkammer and aircraft, and a first summer, which compares this actual value with the drift setpoint of the control unit, the resulting Control deviation via a limiter amplifier and a level controller is fed to a second summer of the second control loop as angular velocity setpoint, is compared by this with the angular velocity actual value of an associated with the Luftbildmeßkammer angular velocity sensor and the resulting difference as a manipulated variable via a controller and a drive on the Measuring chamber acts until the angular velocity is proportional to the output level of the level controller.

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.Furthermore, it is favorable that the output of the Begrenzerverstärkers leaves a low-pass large time constant with the input of a window area, the output level of the level controller switches to a larger value. This is the case if there is a one-sided control deviation of the first control loop over a longer period of time, ie that is, the absolute drift position has a larger difference between the setpoint and the actual value (for example, after a flown curve). The switching of the level control now causes a greater correction speed of the second control loop, whereby the new drift position is reached faster. The determined in any manner aircraft drift angle can also be compared in a computer with the actual drift angle of Luftbildmeßkammer, the calculator the Begrenzerverstärker the corresponding correction signal supplies and level switching of the level control can also be made by the computer according to any criteria. The angular rate sensor associated with the aerial image measuring chamber may be replaced by a sufficiently sensitive angular rate sensor with a downstream integrator.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:

Fig. 1: Eine Prinzipdarstellung der Aufhängung der LuftbildmeßkammerFig. 1: A schematic representation of the suspension of Luftbildmeßkammer

Fig. 2: Ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung. 2 shows a block diagram of the arrangement according to the invention.

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.The chamber 1 is mounted in a drift rotary bearing 14, which is arranged in the suspension upper part 15. The upper part 15 rests on a lower part 16 above a leveling direction. The drift angle between the chamber and the aircraft is measured by an angle sensor 7, which is firmly connected to the upper part 15.

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.The angle between pivot bearing 14 and Obeiteil 15 is set by a drive 5, which is also firmly connected to the upper part 15. At the pivot bearing 14, an angular velocity sensor 2 is provided. As shown in FIG. 2, the angular velocity sensor 2, together with the summer 3, the controller 4 and the drive 5, form a control circuit which sets the azimuthal angular velocity of the measuring chamber 1 at an angular velocity which is proportional to the output signal of the level controller 12 (FIG. normally zero). If the measuring chamber 1 at the beginning of the flight path is aligned with it, the measuring chamber always remains constantly aligned with the route during the recording of the aerial images over the route, independently of dynamic azimuthal rotations of the aircraft, e.g. caused by turbulence or correction maneuvers of the pilot.

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.Since this fast loop fixes the measuring chamber in any azimuthal position, it is superimposed on him another slow control loop, the alignment of the measuring chamber to the flight path we allows the conventional drift control. For this purpose, another measuring transducer 7 (angle measurement eg with potentiometer) is provided, which measures the angle between measuring chamber suspension 15/16 (identical to aircraft drift) and measuring chamber 1. This measured value (actual value) is compared in summer 8 with the desired value. The result is a control deviation which, via the limiter amplifier 11 and the level controller 12, is fed to the adder 3 of the fast control loop as command variable for the desired angular velocity for drift correction.

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.In the normal case (during aerial photography), the correction angular velocity is set so small (eg 0.2 ° / s) that the resulting image migration in the aerial images remains negligibly small. The dynamic azimuthal aircraft oscillation superimposed on the angle value of the transducer 7 (control of the fast control loop) is thereby integrated as far as possible by the much slower tracking of the slow control loop. By changing the Ad, iftwinkelsollgröße results in a one-sided correction signal at the output of the limiter amplifier 11, which is applied until the measuring chamber 1 is tracked and the signal of the angular difference after the summer 8 again oscillates zero point symmetry.

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.For the correction 'big', ier angle amounts, such as the z. For example, after a turnaround is required, the new positioning of the slow correction angular velocity M-chamber would take too much time, for which purpose the correction signal to the limiter amplifier 11 will pass through a low pass (with relatively large time constant) window discriminator 10 If, after a defined time (eg, 0 s), the low-pass output leaves the window discriminator window, the latter switches the level adjuster 12. The totalizer 3 is now subjected to a much larger reference variable, so that the correction of the If the intended drift position is reached, the signal at the low-pass output becomes smaller again and the window discriminator switches the level control back to normal (slow) correction angle speed.

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.The drift setpoint is manudl measured by a controller 6 as in classical unstabilized systems and electrically transmitted to the measuring chamber drift control by a transducer (potentiometer), or a micro-processor 13 accepts the drift setpoint from any system (e.g. a control unit 6 or a navigation system), the drift-actual value of the transmitter 7 and supplies a corresponding Korrekiursignal (according to target-actual-value comparison) to the Begrenzerverstärker 11. A microprocessor 13 can also intervene in the level control 12 and other criteria turn the quick-drift positioning on and off.

Claims (5)

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.1. Suspension of a photogrammetric Luftbildmeßkammer containing a first control loop for correcting the Flugzougabdriftwinkeis that compensating the determined by a control or navigation Abdriftwinkel transmits to the measuring chamber, characterized in that a second control loop is provided, the Abdriftwinkelgeschwindigkeit the Luftbiidmeßkammer to zero or to a correction angular velocity that is derived from the control deviation of the first control loop. 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.2. Suspension according to claim 1, characterized in that over the first control loop, consisting of an angle sensor which measures the actual Abdriftwinkel between Luftbildmeßkammer and aircraft, and a first summer, which compares this actual value with the drift setpoint of the control unit, the resulting control deviation is supplied via a limiting amplifier and a level adjuster, a second summer of the second control loop as angular velocity setpoint, is compared by this with the angular velocity actual value of an associated with the Luftbildmeßkammer angular velocity sensor and the resulting difference as a manipulated variable via a controller and a Drive acts on the measuring chamber until the angular velocity is proportional to the output level of the level controller. 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.3. Suspension according to claim 1 and 2, characterized in that the output of the Begrenzerverstärkers is further connected via a low-pass large time constant with the input of a window comparator, which, if the input signal leaves the window area, the output level of the level controller switches to a larger value. 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.4. Suspension according to claim 1 to 3, characterized in that the determined in any manner aircraft drift angle is compared in a computer with the actual Abdriftwinkel the Luftbildmeßkammer wherein the computer the limiting amplifier sin correction signal supplies and makes the level switching of the level adjuster. 5. Aufhängung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Luftbildmeßkammer verbundene Winkelgeschwindigkeitssensor durch einen Winkelbeschleunigungssensor mit nachgeschaltetem Integrator ersetzt wird.5. Suspension according to claim 1-4, characterized in that the angular velocity sensor connected to the Luftbildmeßkammer is replaced by an angular acceleration sensor with downstream integrator.
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