TDI-CCD全景相机无激光测距的精确对地定位算法

本文主要探讨了TDI-CCD（时间延迟积分电荷耦合器件）全景式航空相机在没有激光测距仪的情况下，如何实现精确的地对地目标定位问题。针对航空相机的特殊应用场景，该研究提出了一种直接对地目标定位算法，利用机载定位定向系统（POS）提供的载机位置和姿态信息，以及航空相机内置编码器测量的俯角和位角数据，通过齐次坐标变换来确定成像系统视轴（LOS，Line of Sight）在地理坐标系中的指向角。 研究以WGS-84地球椭球模型为基础，结合地球椭球计算理论，推导出目标区域的经纬度信息。为了评估算法的精度，文章采用了蒙特卡洛仿真方法，分析了载机姿态角测量误差以及相机俯角和位角误差对视轴指向角计算的影响。结果表明，这些误差因素对定位精度有显著影响，姿态角和相机角度测量越精确，定位精度越高。 特别关注的是摄影倾斜角和目标区域地形起伏对定位精度的影响，发现这两者对定位精度的提升至关重要。当摄影倾斜角减小，且目标区域地形相对平坦时，定位精度能够得到显著提高。通过飞行实验验证，当飞行高度为17750米，摄影倾斜角在63°~75°范围内，该算法实现的对地目标定位圆概率误差小于212.96米，这证明了算法在实际工程应用中的有效性，能满足工程需求。 本文的创新之处在于提出了一种依赖于机载系统和相机内部数据的精确对地目标定位策略，适用于无激光测距仪的全景式航空相机，为这类设备在遥感任务中的精准定位提供了实用解决方案。同时，通过严谨的误差分析和飞行实验验证，确保了算法的稳健性和可靠性。