專利名稱：一種機載gps航攝導航控制系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及導航領域，尤其涉及一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術：
機載GPS (Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))飛行控制技術是通過GPS 的高精度定位技術實現(xiàn)飛行特殊導航，特別是針對各種機載航空攝影、機載雷達、加載激光 等飛機平臺的導航。由于飛機不僅需要按照特定的航線飛行，而且還需要任務載荷在飛行 過程中實現(xiàn)規(guī)定的操作。因此，需要對飛機的飛行和任務載荷進行統(tǒng)一管理和控制，協(xié)調各 個部分共同完成任務。在航空攝影領域，為了保證前后影像、左右影像的重疊度，同時精密測量每幅航空 影像的中心點坐標，一般都采用機載GPS導航和定點曝光控制系統(tǒng)。國際上普遍采用的機 載GPS導航與定點曝光系統(tǒng)是德國的IGI公司的CCNS系統(tǒng)和Leica公司的Ascot系統(tǒng)， CCNS系統(tǒng)目前已發(fā)展到了 CCNS4。為了進行大比例尺的航空測圖和構建微細節(jié)的三維虛擬現(xiàn)實，需要航空攝影測量 飛機以更低的高度，更小的飛行速度進行。目前我國生產(chǎn)低空超輕型飛機已經(jīng)可以實現(xiàn)以 最低300米航高、90公里/小時的飛行狀態(tài)飛行，為低空大比例尺航空數(shù)碼攝影提供了航空 攝影平臺，同時也使云下航空攝影成為可能。而上述系統(tǒng)都采用了攝影和導航分離的結構設計，即導航系統(tǒng)需要單獨的計算機 控制、顯示和數(shù)據(jù)管理，這樣就導致飛機上有兩個計算機工作，這對高空的大飛機航空攝影 測量平臺沒有太大的影響，但對進行低空飛行的小飛機平臺而言，不僅增加了飛機的載重 負擔、而且飛機的電力消耗及續(xù)航能力都將受到影響，特別是對空間有限的超低空輕型飛 機影響更為突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)及其控制方法， 將導航和攝影的控制融為一體，減少了運算量，降低了成本。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)，包括用于捕獲GPS信號，產(chǎn)生并輸出用于指示本系統(tǒng)位置的GPS數(shù)據(jù)的航空GPS接收 機、航空數(shù)碼相機、顯示終端；機載計算機，用于根據(jù)航線和目標點的位置數(shù)據(jù)以及所述GPS數(shù)據(jù)，計算用于指 示本系統(tǒng)與所述航線和目標點之間位置關系的導航信息，在所述顯示終端上顯示所述導航 信息，并根據(jù)所述導航信息進行導航，以及當滿足曝光條件時控制所述航空數(shù)碼相機進行
曙光ο進一步地，所述導航信息至少包括本系統(tǒng)與目標點在水平面上投影的距離Dt arg ，本系統(tǒng)與目標點連線與航線在水平面上投影的夾角θ t arg et ； 所述機載計算機根據(jù)所述導航信息進行導航是指
所述機載計算機根據(jù)所選擇的航線設置目標點；在進入航線時，如果正向飛行則 目標點設為所選擇的航線的起點，如果反向飛行則目標點設為航線的終點，如果9t et < κ則判斷航線進入失敗，κ為角度閾值；進入航線成功后，將所選擇的航線上的第一個 曝光點設置為目標點；每次當所述航空數(shù)碼相機曝光后，記錄當前位置，并將所選擇航線上 的下一個曝光點設置為目標點；當進行機場引導時，將機場作為目標點。進一步地，所述機載計算機還用于保存引導參數(shù)；所述引導參數(shù)分為粗引導和精 密引導；所述機載計算機當滿足曝光條件時控制所述航空數(shù)碼相機進行曝光是指所述機載計算機當Dt arg et大于R，或者θ t arg et大于K時，發(fā)送指示禁止手動曝 光的相機控制命令；當Dt arg et小于R，且θ t arg et小于κ時，如果Dt arg et變小，發(fā)送指示允許手動曝光 的相機控制命令；如果Dt arg 變大，所述引導參數(shù)為粗引導時發(fā)送指示自動曝光的相機控 制命令，所述引導參數(shù)為精密引導時發(fā)送指示允許手動曝光的相機控制命令；當Dtmgrt小于r，且Qtmgrt小于K時，如果Dtmgrt變小，發(fā)送指示允許手動曝光 的相機控制命令；如果Dt arg et變大，發(fā)送指示自動曝光的相機控制命令；所述航空數(shù)碼相機當收到指示允許手動曝光的相機控制命令時，將手動曝光設置 為使能狀態(tài)；當收到指示自動曝光的相機控制命令時，立即曝光，并且將手動曝光設置為不 使能狀態(tài)；當收到指示禁止手動曝光的相機控制命令時將手動曝光設置為不使能狀態(tài)；其中，R為第一距離閾值，r為第二距離閾值。進一步地，所述顯示終端包括飛行員導航屏和攝影員顯示屏；
所述機載計算機在所述顯示終端上顯示所述導航信息是指所述機載計算機根據(jù)所述導航信息和所述飛行員導航屏的分辨率確定所述飛行 員導航屏的第一顯示比例尺；將本系統(tǒng)顯示在所述飛行員導航屏的中心，根據(jù)確定的所述 第一顯示比例尺和所述導航信息確定所述航線和目標點在所述飛行員導航屏中的顯示位 置并進行顯示；所述機載計算機設定在所述攝影員顯示屏上顯示的地面區(qū)域大小，根據(jù)所述攝影 員顯示屏的大小，確定所述攝影員顯示屏的第二顯示比例尺；以所述攝影員顯示屏的一個 點作為參考點，根據(jù)所述第二顯示比例尺，確定本系統(tǒng)、航線及目標點在所述攝影員顯示屏 上的顯示位置并進行顯示。進一步地，所述飛行員導航屏為9寸液晶電視。本發(fā)明還提供了一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)的控制方法，包括捕獲GPS信號，產(chǎn)生并輸出用于指示本系統(tǒng)位置的GPS數(shù)據(jù)；根據(jù)航線和目標點的位置數(shù)據(jù)以及所述GPS數(shù)據(jù)，計算用于指示本系統(tǒng)與所述航 線和目標點之間位置關系的導航信息；顯示所述導航信息；根據(jù)所述導航信息進行導航，當滿足曝光條件時進行曝光。進一步地，所述導航信息至少包括本系統(tǒng)與目標點在水平面上投影的距離Dt arg ，本系統(tǒng)與目標點連線與航線在水平面上投影的夾角θ t arg et ；所述根據(jù)所述導航信息進行導航的步驟包括根據(jù)所選擇的航線設置目標點；在進入航線時，如果正向飛行則目標點設為所選擇的航線的起點，如果反向飛行則目標點設為航線的終點，如果κ則判斷航線 進入失敗，κ為角度閾值；進入航線成功后，將所選擇的航線上的第一個曝光點設置為目標點；每次當所述 航空數(shù)碼相機曝光后，記錄當前位置，并將所選擇航線上的下一個曝光點設置為目標點；當進行機場引導時，將機場作為目標點。進一步地，所述當滿足曝光條件時進行曝光的步驟包括當Dt arg et大于R，或者θ t arg et大于κ時，禁止手動曝光；當Dt arg et小于R，且θ t arg et小于K時，如果Dt arg et變小，允許手動曝光；如果Dt 變大，粗引導時立即曝光，精密引導時允許手動曝光；當Dt arg et小于r，且θ t arg et小于K時，如果Dt arg et變小，允許手動曝光；如果Dt arg 變大，立即曝光；其中，R為第一距離閾值，r為第二距離閾值。進一步地，所述顯示所述導航信息的步驟包括將導航信息分別顯示在飛行員導航屏和攝影員顯示屏上；根據(jù)所述導航信息和所述飛行員導航屏的分辨率確定所述飛行員導航屏的第一 顯示比例尺；將本系統(tǒng)顯示在所述飛行員導航屏的中心，根據(jù)確定的所述第一顯示比例尺 和所述導航信息確定所述航線和目標點在所述飛行員導航屏上的顯示位置并進行顯示；設定在所述攝影員顯示屏上顯示的地面區(qū)域大小，根據(jù)所述攝影員顯示屏的大 小，確定所述攝影員顯示屏的第二顯示比例尺；以所述攝影員顯示屏的一個點作為參考點， 根據(jù)所述第二顯示比例尺，確定本系統(tǒng)、航線及目標點在所述攝影員顯示屏上的顯示位置 并進行顯示。本發(fā)明的技術方案可以采用一個計算機利用導航數(shù)據(jù)完成對導航和航攝的控制， 這種設計可以充分利用航線的信息，最大限度地節(jié)省飛行過程的操控環(huán)節(jié)，以最小的代價 實現(xiàn)單次飛行的最大輸出。本發(fā)明的一個優(yōu)化方案采用一機雙屏技術，進一步還可以采用小液晶電視代替大 顯示屏，既可以完成導航信息的顯示，又能夠充分節(jié)省飛機的駕駛艙的空間。采用AV電纜 的鏈接，簡潔方便。同時，液晶電視又可以作為工作閑暇的娛樂。本發(fā)明的又一優(yōu)化方案根據(jù)不同的作業(yè)習慣分別為飛行員和攝影師提供不同的 顯示視角。


圖1是實施例一的機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)的示意框圖；圖2是實施例一中GPS導航算法示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案進行更詳細的說明。需要說明的是，如果不沖突，本發(fā)明實施例以及實施例中的各個特征可以相互結 合，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。實施例一，一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括
航空GPS接收機、機載計算機、航空數(shù)碼相機、顯示終端；所述航空GPS接收機用于捕獲GPS信號，產(chǎn)生并輸出用于指示本系統(tǒng)位置的GPS 數(shù)據(jù)；所述機載計算機是整個機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)的核心，用于接收所述GPS數(shù) 據(jù)，根據(jù)航線和目標點的位置數(shù)據(jù)以及該GPS數(shù)據(jù)，計算用于指示本系統(tǒng)(即載有本系統(tǒng)的 飛行器)與所述航線和目標點之間位置關系的導航信息，在所述顯示終端上顯示所述導航 信息，并根據(jù)所述導航信息進行導航，以及當滿足曝光條件時控制所述航空數(shù)碼相機進行
曙光ο本實施例中，所述航線的位置數(shù)據(jù)可以預存多組在所述機載計算機中，在飛行時 選擇其中一條航線作為當前航線，或是在飛行前保存進所述機載計算機；所述目標點可以 實時設置其位置，也可以預存多個，然后從中選擇，比如可以將需要進行拍照的曝光點依次 設置為當前的目標點。本實施例中，所述飛機的GPS數(shù)據(jù)可以但不限于包括以下之一或其任意組合本 系統(tǒng)的三維空間坐標、時間、本系統(tǒng)的航向角、本系統(tǒng)的飛行速度和高度。為了滿足機載GPS導航的要求，系統(tǒng)最好選擇航空型GPS接收機。航空型GPS接 收機的最大特點就是能夠適應高速運動條件下的GPS信號的穩(wěn)定捕獲，同時提供高速的數(shù) 據(jù)輸出速率。目前商用的航空GPS接收機最大的數(shù)據(jù)輸出速率可以達到20Hz。航空GPS接 收機需要能夠提供實時的三維空間坐標、精密的時間、航向角、飛行速度和航高，定位精度 優(yōu)于5米，且天線的安裝對飛機的創(chuàng)傷需要盡量小。本實施例中，所述航空數(shù)碼相機是航空攝影的核心部件；所述航空數(shù)碼相機的各 種控制參數(shù)和運行狀態(tài)可以由所述機載計算機實時設置，同時，所述航空數(shù)碼相機所拍攝 的相片的傳輸和存儲也都是由所述機載計算機自動完成，相片可以保存在所述機載計算機 中，或由所述機載計算機保存至獨立的存儲設備中。本實施例中，由于整個機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)是一個有一定時間要求的實時 控制系統(tǒng)，同時航空攝影飛行需要高安全性保障，因此，機載計算機的穩(wěn)定性和運算速度都 需要特殊要求。在該系統(tǒng)中，機載計算機主要作用是控制各種設備協(xié)同工作，顯示各種導航 信息，具有一定運算量。因此，機載計算機需要選擇穩(wěn)定性較好的工業(yè)控制類計算機。由于 協(xié)同工作的設備較多，需要對機載計算機的接口進行擴展。為了實現(xiàn)一機雙屏的導航顯示， 機載計算機的顯示卡需要能夠支持擴展屏幕。另外機載計算機需要連接GPS接收機和航空 數(shù)碼相機，通過集成相關的相機控制接口就可以實現(xiàn)對相機的實時控制，還需要兩個串行 控制埠和一個高速的數(shù)據(jù)傳輸1394端口。本實施例中，所述導航信息可以包括以下之一或其任意組合目標航線、目標曝光 點、目標航向角、目標距離、航線的垂距和方向、容限范圍和曝光狀況等。本實施例中，所述機載計算機所進行的數(shù)據(jù)通訊包括GPS數(shù)據(jù)的輸入和相機控制 命令的輸出。一般的航空GPS接收機都提供標準的RS232串行端口，并且輸出速率都在 9600bps以上。所述航空數(shù)碼相機的命令端口也采用了標準的RS232串行端口。數(shù)據(jù)通訊 速率為9600bps。在Win32下，可以使用兩種編程方式實現(xiàn)串口通訊，其一是調用的Windows的API 函數(shù)，其二是使用ActiveX控件。由于ActiveX控件對內(nèi)部細節(jié)進行了封裝，缺乏靈活性，不適合該系統(tǒng)的開發(fā)。使用API調用，可以清楚地掌握串口通信的機制，自由靈活地控制串 口數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)GPS數(shù)據(jù)和相機控制命令的傳輸方式的不同，GPS端口采用了異步方式 打開，可以提高系統(tǒng)的工作效率。而航空數(shù)碼相機的命令端口采用了同步方式打開，提高系 統(tǒng)的實時性。為了提高系統(tǒng)的工作效率，所述機載計算機對通訊端口的操作全部采用了多 線程方式，這樣可以與航線的管理實現(xiàn)很好的互操作，保證攝影員對航線管理的實時性。由于航空攝影測量不僅需要給飛行員導航，還要給攝影員導航，雙方協(xié)同工作完 成航空相片的拍攝。因此，必須保證飛行員和攝影員獲得相同的導航信息，以便各自完成相 應的動作。為了實現(xiàn)這一目標，本實施例中，所述顯示終端可以包括飛行員導航屏和攝影員 顯示屏，從而可以通過一臺計算機兩個顯示屏的方式實現(xiàn)飛行員和攝影員的雙人作業(yè)。隨著計算機技術的發(fā)展，現(xiàn)在流行的計算機顯示卡都支持計算機屏幕的擴展，即 將邏輯相連的顯示界面擴展到兩個物理分離的顯示終端上，用來實現(xiàn)多種信息的顯示。該 技術應用于航空攝影測量就可以解決飛行員和攝影員導航的一致性問題。本實施例中，所述機載計算機在所述顯示終端上顯示所述導航信息具體可以是 指所述機載計算機根據(jù)所述導航信息和所述飛行員導航屏的分辨率確定所述飛行 員導航屏的第一顯示比例尺；將本系統(tǒng)顯示在所述飛行員導航屏的中心，根據(jù)確定的所述 第一顯示比例尺和所述導航信息確定所述航線和目標點在所述飛行員導航屏上的顯示位 置并進行顯示；所述機載計算機設定在所述攝影員顯示屏上顯示的地面區(qū)域大小，根據(jù)所述攝影 員顯示屏的大小，確定所述攝影員顯示屏的第二顯示比例尺；以所述攝影員顯示屏的一個 點作為參考點，根據(jù)所述第二顯示比例尺，確定本系統(tǒng)、航線及目標點在所述攝影員顯示屏 上的顯示位置并進行顯示。下面具體說明(1)飛行員導航顯示根據(jù)飛行員的習慣，飛行員導航屏采用了飛機視角的顯示設計，即承載本系統(tǒng)的 飛行器(為簡略說明，在后文均以“飛機”表示)在屏幕上處于靜止，航線和曝光點相對飛機 而運動。飛行員導航屏可以直觀地顯示飛機與當前航線、曝光點的關系。飛行員導航屏上 具體顯示的數(shù)據(jù)可以包括當前選擇的航線和目標點的名稱、航線的方位、飛機位置和高度、 飛機速度、飛機的航向、目標點的距離以及按照飛行員習慣的飛機偏左和偏右距離。—個具體的例子中，飛行員導航顯示的具體步驟可以包括通過航線的坐標數(shù)據(jù)和飛機當前的坐標數(shù)據(jù)計算飛機與航線和目標點之間的空 間關系數(shù)據(jù)，即所述導航信息；設定當前的圖形顯示中心為飛機當前位置(根據(jù)所述GPS數(shù)據(jù)得到)，坐標參考點 為飛機當前位置的坐標，參考方向為飛機當前的航線方向；通過飛機與目標航線之間的距離和導航屏幕的分辨率計算飛行員導航屏的顯示 的比例尺；以給定的參考點、參考方向和比例尺，重新計算設計航線和目標點的顯示坐標，并 根據(jù)飛機的航向角度，對顯示坐標進行角度旋轉變換，最后在飛行員導航屏上顯示航線、目 標點和飛機信息。
(2)攝影員終端顯示本實施例中，攝影員顯示屏作為本系統(tǒng)的顯示主窗口，攝影員不僅可以通過該窗 口設置所述航空數(shù)碼相機的工作狀態(tài)，設置航線，還要監(jiān)視飛行狀態(tài)、航空GPS接收機的工 作狀況、航空數(shù)碼相機的工作狀態(tài)、航攝相片的曝光情況等。因此，攝影員的顯示終端可以 用總圖的形式顯示所有的航線、曝光點以及飛機的位置和航向。與飛行員導航屏的圖形顯示不同，攝影員顯示屏中采用了地固坐標系，即航線固 定不變，飛機是游動的，這樣攝影員可以很方便判斷飛機與航線的關系、以及航攝情況。另 外，攝影員也可以啟動一個與飛行員完全一樣的導航子窗口?！獋€具體的例子中，飛行員導航顯示的具體步驟可以包括通過航線的坐標數(shù)據(jù)和飛機當前的坐標數(shù)據(jù)計算飛機與目標航線和目標點之間 的空間關系數(shù)據(jù)，即所述導航信息；根據(jù)航線設計數(shù)據(jù)和飛行作業(yè)區(qū)域設定圖形顯示的地面區(qū)域大小，并根據(jù)顯示窗 口的大小，計算整幅總圖的顯示的比例尺；以一定的間隔，計算顯示圖幅的坐標格網(wǎng)；以圖幅區(qū)域的左下腳點為圖形顯示參考，計算在給定比例尺下的設計航線的顯示 坐標和飛機位置的顯示坐標；計算飛機在特定航向方向上的飛機形狀坐標，在攝影員顯示屏幕上顯示航線和飛 機信息；還可以根據(jù)航線的選擇情況，對航線的狀態(tài)進行不同顏色顯示。本實施例中，所述機載計算機保存了機場位置數(shù)據(jù)、航線數(shù)據(jù)、目標點數(shù)據(jù)。航線 數(shù)據(jù)可以是預存的，也可以是根據(jù)所進行的任務的要求計算出來的。航線數(shù)據(jù)包括航線的 正向進入的方位角、航線正向起始點坐標和航線正向結束點坐標。本實施例中，根據(jù)航攝相片的重疊度要求，所述曝光條件可以但不限于為以下條 件中的任一個或其任意組合a、本系統(tǒng)(即載有本系統(tǒng)的飛行器)位置與目標點之間的水平距離小于給定的距 離閾值；b、本系統(tǒng)(即載有本系統(tǒng)的飛行器)航向角與航線方向的夾角小于給定的角度閾 值；C、當航線未完成時偏離航線，該航線作廢，航線重飛。本實施例中，設定兩個曝光允許距離閾值，分別為第一距離閾值R和第二距離閾 值r;以目標點為圓心，第一距離閾值為半徑所構成的外圍圓形為允許曝光緩沖范圍；以目 標點為圓心，第二距離閾值為半徑所構成的內(nèi)部圓形為最佳曝光范圍；設定與航線方向的 夾角允許曝光的角度閾值κ (圖2)。航線正向起點A和航線正向終點B的坐標分別為(XA， \，ZA)、(XB, Yb, Zb)。所述導航信息至少包括本系統(tǒng)與目標點在水平面上投影的距離Dt arg
，本系統(tǒng)與目標點連線與航線在水平面上投影的夾角9t et ；還可以包括本系統(tǒng)當前的 偏航線距離Dline為，該距離為本系統(tǒng)到當前航線在水平面上投影的垂直距離，本系統(tǒng)與目 標點連線的坐標方位角atmgrt。第一、第二距離閾值及角度閾值根據(jù)實際的拍攝要求設置，還可以綜合數(shù)碼相機 的性能進行設置。
假設飛機當前時刻的坐標為(XP，Yp, Zp)，將所有坐標通過高斯投影變換到同一帶 的高斯平面上，得到飛機當前高斯坐標(Xp，yp，hp)、航線起點A的坐標(xA，yA，hA)、終點B的 高斯坐標(xB，yB，hB)，當前的目標點T的高斯坐標(xT，yT，hT)。則
權利要求
一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)，包括用于捕獲GPS信號，產(chǎn)生并輸出用于指示本系統(tǒng)位置的GPS數(shù)據(jù)的航空GPS接收機、航空數(shù)碼相機、顯示終端；其特征在于，還包括機載計算機，用于根據(jù)航線和目標點的位置數(shù)據(jù)以及所述GPS數(shù)據(jù)，計算用于指示本系統(tǒng)與所述航線和目標點之間位置關系的導航信息，在所述顯示終端上顯示所述導航信息，并根據(jù)所述導航信息進行導航，以及當滿足曝光條件時控制所述航空數(shù)碼相機進行曝光。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述導航信息至少包括本系統(tǒng)與目標點在水平面上投影的距離Dt arg et，本系統(tǒng)與目標 點連線與航線在水平面上投影的夾角Qtmgrt;所述機載計算機根據(jù)所述導航信息進行導航是指所述機載計算機根據(jù)所選擇的航線設置目標點；在進入航線時，如果正向飛行則目標 點設為所選擇的航線的起點，如果反向飛行則目標點設為航線的終點，如果κ則 判斷航線進入失敗，κ為角度閾值；進入航線成功后，將所選擇的航線上的第一個曝光點 設置為目標點；每次當所述航空數(shù)碼相機曝光后，記錄當前位置，并將所選擇航線上的下一 個曝光點設置為目標點；當進行機場引導時，將機場作為目標點。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機載計算機還用于保存引導參數(shù)；所述引導參數(shù)分為粗引導和精密引導； 所述機載計算機當滿足曝光條件時控制所述航空數(shù)碼相機進行曝光是指 所述機載計算機當Dt arg et大于R，或者θ t arg et大于K時，發(fā)送指示禁止手動曝光的 相機控制命令；當Dt arg et小于R，且θ t arg et小于κ時，如果Dt arg et變小，發(fā)送指示允許手動曝光的相 機控制命令；如果Dt arg &變大，所述引導參數(shù)為粗引導時發(fā)送指示自動曝光的相機控制命 令，所述引導參數(shù)為精密引導時發(fā)送指示允許手動曝光的相機控制命令；當Dt arg et小于r，且θ t arg et小于κ時，如果Dt arg et變小，發(fā)送指示允許手動曝光的相 機控制命令；如果Dt arg et變大，發(fā)送指示自動曝光的相機控制命令；所述航空數(shù)碼相機當收到指示允許手動曝光的相機控制命令時，將手動曝光設置為使 能狀態(tài)；當收到指示自動曝光的相機控制命令時，立即曝光，并且將手動曝光設置為不使能 狀態(tài)；當收到指示禁止手動曝光的相機控制命令時將手動曝光設置為不使能狀態(tài)； 其中，R為第一距離閾值，r為第二距離閾值。
4.如權利要求1到3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述顯示終端包括飛行員導航屏和攝影員顯示屏；所述機載計算機在所述顯示終端上顯示所述導航信息是指所述機載計算機根據(jù)所述導航信息和所述飛行員導航屏的分辨率確定所述飛行員導 航屏的第一顯示比例尺；將本系統(tǒng)顯示在所述飛行員導航屏的中心，根據(jù)確定的所述第一 顯示比例尺和所述導航信息確定所述航線和目標點在所述飛行員導航屏中的顯示位置并 進行顯示；所述機載計算機設定在所述攝影員顯示屏上顯示的地面區(qū)域大小，根據(jù)所述攝影員顯示屏的大小，確定所述攝影員顯示屏的第二顯示比例尺；以所述攝影員顯示屏的一個點作 為參考點，根據(jù)所述第二顯示比例尺，確定本系統(tǒng)、航線及目標點在所述攝影員顯示屏上的 顯示位置并進行顯示。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述飛行員導航屏為9寸液晶電視。
6.一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)的控制方法，包括 捕獲GPS信號，產(chǎn)生并輸出用于指示本系統(tǒng)位置的GPS數(shù)據(jù)；根據(jù)航線和目標點的位置數(shù)據(jù)以及所述GPS數(shù)據(jù)，計算用于指示本系統(tǒng)與所述航線和 目標點之間位置關系的導航信息；顯示所述導航信息；根據(jù)所述導航信息進行導航，當滿足曝光條件時進行曝光。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述導航信息至少包括本系統(tǒng)與目標點在水平面上投影的距離Dt arg et，本系統(tǒng)與目標 點連線與航線在水平面上投影的夾角Qtmgrt; 所述根據(jù)所述導航信息進行導航的步驟包括根據(jù)所選擇的航線設置目標點；在進入航線時，如果正向飛行則目標點設為所選擇的 航線的起點，如果反向飛行則目標點設為航線的終點，如果9t grt< κ則判斷航線進入 失敗，κ為角度閾值；進入航線成功后，將所選擇的航線上的第一個曝光點設置為目標點；每次當所述航空 數(shù)碼相機曝光后，記錄當前位置，并將所選擇航線上的下一個曝光點設置為目標點； 當進行機場引導時，將機場作為目標點。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述當滿足曝光條件時進行曝光的步驟包括當Dt arg et大于R，或者θ t arg 大于κ時，禁止手動曝光；當Dt arg et小于R，且θ t arg et小于κ時，如果Dt arg et變小，允許手動曝光；如果Dt arg et 變大，粗引導時立即曝光，精密引導時允許手動曝光；當Dt arg et小于r，且θ t arg et小于κ時，如果Dt arg et變小，允許手動曝光；如果Dt arg et 變大，立即曝光；其中，R為第一距離閾值，r為第二距離閾值。
9.如權利要求6到8中任一項所述的方法，其特征在于，所述顯示所述導航信息的步驟 包括將導航信息分別顯示在飛行員導航屏和攝影員顯示屏上；根據(jù)所述導航信息和所述飛行員導航屏的分辨率確定所述飛行員導航屏的第一顯示 比例尺；將本系統(tǒng)顯示在所述飛行員導航屏的中心，根據(jù)確定的所述第一顯示比例尺和所 述導航信息確定所述航線和目標點在所述飛行員導航屏上的顯示位置并進行顯示；設定在所述攝影員顯示屏上顯示的地面區(qū)域大小，根據(jù)所述攝影員顯示屏的大小，確 定所述攝影員顯示屏的第二顯示比例尺；以所述攝影員顯示屏的一個點作為參考點，根據(jù) 所述第二顯示比例尺，確定本系統(tǒng)、航線及目標點在所述攝影員顯示屏上的顯示位置并進 行顯不。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種機載GPS航攝導航控制系統(tǒng)及其控制方法；所述系統(tǒng)包括用于捕獲GPS信號，產(chǎn)生并輸出用于指示本系統(tǒng)位置的GPS數(shù)據(jù)的航空GPS接收機、航空數(shù)碼相機、顯示終端；機載計算機，用于根據(jù)航線和目標點的位置數(shù)據(jù)以及所述GPS數(shù)據(jù)，計算用于指示本系統(tǒng)與所述航線和目標點之間位置關系的導航信息，在所述顯示終端上顯示所述導航信息，并根據(jù)所述導航信息進行導航，以及當滿足曝光條件時控制所述航空數(shù)碼相機進行曝光。本發(fā)明將導航和攝影的控制融為一體，減少了運算量，降低了成本。
文檔編號G01C21/34GK101949709SQ201010258059
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權日2010年8月19日
發(fā)明者丁曉波, 李英成, 程鵬飛, 蔡艷輝 申請人:中國測繪科學研究院