一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标方法及装置，该装置包括红外光谱仪、三轴转台、辐射定标黑体和辐射定标控制电路；红外光谱仪通过三轴转台安装到无人机的机身下方；辐射定标黑体固定在无人机的机身下方与三轴转台能够对视的位置，其辐射靶面朝向红外光谱仪的红外窗口，通过控制三轴转台转动使红外光谱仪红外窗口根据需要对准辐射靶面；定标控制电路与辐射定标黑体电连接；三轴转台与上位机连接；定标控制电路用于完成对辐射定标黑体的温度控制和温度设置，定标控制电路接收到上位机发送的定标指令及高低温度点参数后，开始按定标方法的流程完成红外光谱仪在线辐射定标。本发明专利技术很好地实现了机载在线两点辐射定标。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标方法与装置
本专利技术属于光谱探测领域，具体涉及一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标方法与装置。
技术介绍
红外光谱仪的在线辐射标定是光谱气体遥测报警系统性能指标确定的技术基础。所谓辐射标定是指将光谱成像仪获取的原始电压信号转换为绝对的光谱辐射能量(如辐射亮度、辐射照度、辐射温度等)，该过程涉及辐射定标方法、稳定标定辐射源以及辐射定标流程和装置等。传统做法一是实验室进行定标，二是把标定辐射源安装在红外光谱仪内部。直升机载红外光谱仪由于易受环境温度变化的影响而产生比较严重漂移现象，因此，上述第一种方法不可行。但由于无人机安装空间和载荷限制，机载红外光谱仪内部装配在线辐射定标所需的相关零部件，会带来系统体积重量和散热等工程问题，因此，上述第二种方法也不理想。
技术实现思路
为了机载红外光谱仪能够更好的检测观测目标的光谱特征，本专利技术采用直接在无人机身的相对位置安装辐射定标黑体，通过控制机载平台，将机载红外光谱仪的红外窗口对准黑体辐射靶面，以满足红外成像红外光谱仪的在线现场辐射定标使用要求。具体来说，本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，设计出一种无人机载在线辐射定标方法及装置，本专利技术的基本构思是用一个黑体辐射靶面实现两点辐射定标功能，既满足机载红外光谱仪小型化和轻量化的设计要求，又实现两点辐射定标功能，还能够确保无人机载红外光谱仪光谱辐射定标的精度。具体的，一种无人机载红外光谱仪在线辐射定标方法的技术方案包括：1)将红外光谱仪固定在三轴转台上，三轴转台安装到无人机的机身下方；2)将小型化辐射定标黑体作为辐射定标黑体固定在无人机的机身下方的近机尾且与所述三轴转台与三轴转台能够对视的位置，所述辐射定标黑体的辐射面朝向所述的红外光谱仪的红外窗口，通过控制三轴转台转动使红外光谱仪红外窗口根据需要对准相应的辐射靶面完成红外光谱仪的在线辐射标定。3)进一步地，所述的辐射定标黑体具有电致冷和电加热功能。4)进一步地，所述的辐射定标黑体还可以利用无人机上的散热水箱表面作为高温辐射面，同时在散热水箱的一侧安装常温金属板，其表面作低温辐射面。本专利技术的定标方法定标时采用以下步骤：1)先将辐射定标黑体控制到低温状态，即定标控制电路驱动制冷，同时通过反馈温度，当温度稳定之后，定标控制电路将辐射定标黑体的状态信息反馈至红外光谱仪进行低温辐射信息采集；2)采集完低温定标数据信息之后，定标控制电路驱动加热，将辐射定标黑体控制到高温状态，同样通过反馈温度，进行温度控制，当高温温度点温度稳定之后，定标控制电路将定标装置的状态信息反馈至红外光谱仪进行高温辐射信息采集；3)当采集完高温、低温两幅定标图像信息之后，信息处理单元利用两点校正算法完成红外光谱仪在线实时辐射定标。本专利技术的小型化红外在线辐射定标装置主要包括：红外光谱仪、三轴转台、辐射定标黑体和辐射定标控制电路；所述红外光谱仪固定在三轴转台上，三轴转台悬挂安装到无人机的机身下方；所述辐射定标黑体固定在无人机的机身下方的与三轴转台能够对视的位置，所述辐射定标黑体的辐射面朝向所述的红外光谱仪的红外窗口，通过控制三轴转台转动使红外光谱仪红外窗口根据需要对准相应的辐射靶面；所述的辐射定标黑体具有电致冷和电加热功能，所述定标控制电路安装在无人机内并分别与上位机和辐射定标黑体电连接；所述三轴转台与上位机通过串口连接；所述无人机分别给红外光谱仪、三轴转台及定标控制电路供电；当机载的红外光谱仪需要进行光谱辐射定标时，上位机通过串口发送定标指令，三轴转台30接收到定标指令开始作旋转移动，使其方位轴旋转至180°，俯仰轴和横滚轴旋转角度为0°，使红外光谱仪的红外窗口正对辐射定标黑体的辐射靶面；所述定标控制电路用于完成对辐射定标黑体的温度控制，同时包含高低温度点参数设置，定标控制电路接收到上位机发送的定标指令及高低温度点参数后，开始按所述的定标方法的流程完成红外光谱仪在线辐射定标。与现有辐射定标技术相比较，本专利技术装置的技术方案的优点是结构布局紧凑，可以明显减小机上在线辐射定标装置的体积和重量，满足机载红外成像红外光谱仪小型化、轻量化的要求。并且半导体制冷器可根据需要实现黑体辐射靶面的制冷或制热，使得辐射定标黑体的温度能够根据定标需求进行调节，很好的实现红外光谱仪两点辐射定标功能，从而为机载红外成像红外光谱仪提供更好的辐射定标精度。附图说明图1为本专利技术的在线定标装置的一种实施方式的构成及在无人机安装的示意图。图2为本专利技术的在线定标方法的流程图。图3为本专利技术的在线定标装置红外光谱仪工作时与辐射定标黑体的位置关系示意图。图4为本专利技术的在线定标装置红外光谱仪辐射定标时与辐射定标黑体的位置关系示意图。图5为本专利技术的在线定标装置的另一种实施方式的构成示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面通过实施例结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术的在线定标装置包括红外光谱仪10、三轴转台30、辐射定标黑体201和辐射定标控制电路202。所述红外光谱仪10固定在三轴转台30上，三轴转台30安装到无人机40的机身下方。所述辐射定标黑体201固定在无人机40的机身下方的近机尾且与三轴转台能够对视的位置，所述辐射定标黑体201的辐射靶面朝向所述的红外光谱仪10的红外窗口，通过控制三轴转台30转动使红外光谱仪10红外窗口根据需要对准相应的辐射面。所述定标控制电路202安装在无人机40内并分别与上位机和辐射定标黑体201电连接；所述三轴转台30与上位机通过串口连接。所述无人机40分别给红外光谱仪10、三轴转台30及定标控制电路202供电。当机载的红外光谱仪10需要进行光谱辐射定标时，上位机通过串口发送定标指令，三轴转台30接收到定标指令开始作旋转移动，使其方位轴301旋转至180°，俯仰轴302和横滚轴303旋转角度为0°，使红外光谱仪10的红外窗口101正对辐射定标黑体201的辐射靶面。所述定标控制电路202用于完成对辐射定标黑体201的温度控制，同时包含高低温度点参数设置，定标控制电路202接收到上位机发送的定标指令及高低温度点参数后，开始按所述的定标方法的流程完成红外光谱仪在线辐射定标。如图1和图2所示，本专利技术的在线辐射定标装置的工作原理及定标流程是：将辐射定标黑体201安装到无人机40上相对于红外光谱仪10的特定位置，当具有红外成像功能的红外光谱仪10正常工作时，辐射定标黑体201位于红外光谱仪10光路之外。当红外光谱仪10需要进行在线辐射定标时，首先，机载的三轴转台30将红外光谱仪10的红外窗口101旋转到正对辐射定标黑体201的辐射靶面的辐射定标位置；然后，定标控制电路202控制半导体制冷器对黑体靶面进行降温，当辐射定标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标装置，包括无人机(40)，其特征在于还包括：/n红外光谱仪(10)、三轴转台(30)、辐射定标黑体(201)和辐射定标控制电路(202)；/n所述红外光谱仪(10)固定在三轴转台(30)上，该三轴转台(30)悬挂安装到无人机(40)的机身下方；/n所述辐射定标黑体(201)固定在无人机(40)的机身下方的近机尾且与所述三轴转台(30)能够对视的位置，所述辐射定标黑体(201)的辐射靶面朝向所述的红外光谱仪(10)的红外窗口，通过控制三轴转台(30)转动使红外光谱仪(10)红外窗口根据需要对准辐射靶面；/n所述定标控制电路(202)安装在无人机(40)内并分别与上位机和辐射定标黑体(201)电连接；/n所述三轴转台(30)与上位机通过通讯口连接；/n所述无人机(40)分别给红外光谱仪(10)、三轴转台(30)及定标控制电路(202)供电；/n所述的辐射定标黑体(201)具有电致冷和电加热功能，所述定标控制电路(202)用于完成对辐射定标黑体(201)的温度控制，同时包含高低温度点参数的设置，所述定标控制电路(202)接收到上位机发送的定标指令及高低温度点参数后，开始按所述的定标方法的流程完成红外光谱仪在线辐射定标。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标装置，包括无人机(40)，其特征在于还包括：
红外光谱仪(10)、三轴转台(30)、辐射定标黑体(201)和辐射定标控制电路(202)；
所述红外光谱仪(10)固定在三轴转台(30)上，该三轴转台(30)悬挂安装到无人机(40)的机身下方；
所述辐射定标黑体(201)固定在无人机(40)的机身下方的近机尾且与所述三轴转台(30)能够对视的位置，所述辐射定标黑体(201)的辐射靶面朝向所述的红外光谱仪(10)的红外窗口，通过控制三轴转台(30)转动使红外光谱仪(10)红外窗口根据需要对准辐射靶面；
所述定标控制电路(202)安装在无人机(40)内并分别与上位机和辐射定标黑体(201)电连接；
所述三轴转台(30)与上位机通过通讯口连接；
所述无人机(40)分别给红外光谱仪(10)、三轴转台(30)及定标控制电路(202)供电；
所述的辐射定标黑体(201)具有电致冷和电加热功能，所述定标控制电路(202)用于完成对辐射定标黑体(201)的温度控制，同时包含高低温度点参数的设置，所述定标控制电路(202)接收到上位机发送的定标指令及高低温度点参数后，开始按所述的定标方法的流程完成红外光谱仪在线辐射定标。


2.一种无人机载红外光谱仪光谱辐射在线定标装置，其特征在于包括：
红外光谱仪(10)、三轴转台(30)、利用无人机上的散热水箱表面作为高温辐射面(401)、在所述散热水箱的一侧处安装常温金属板并利用其表面作低温辐射面(402)和辐射定标控制电路(202)；
所述红外光谱仪(10)固定在三轴转台(30)上，三轴转台(30)安装到无人机(40)的机身下方的位置；
通过控制所述三轴转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫锋，杨智雄，张培仲，郑为建，雷正刚，严敏，余春超，郑传武，汪凌志，段绍丽，王红伟，曾怡，王博洋，庞玲玲，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：云南;53