一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统技术方案

本发明专利技术所设计的基于无人机的地物超光谱高频观测系统，从不同高度不同尺度获取地物高光谱和超光谱信息，同时通过分叉光纤和光路切换开关，交替获取太阳入射光谱和地物反射光谱，保证所观测太阳光谱和地物光谱的采集在同一光强条件下进行，避免光强的变化造成所计算的地物反射率存在误差，可自动灵活地获取高质量的地物高光谱和超光谱反射率数据产品；可从地面实时查看所测量的光谱曲线，用户可自行判断观测的数据质量，确保光谱数据的质量高；观测程序一轮观测获取多组光谱曲线，通过平均值处理，进一步减少了仪器本身的系统误差；观测程序保证两套观测子系统在相同的时间间隔内并发执行观测工作，提高了两套观测子系统观测工作的同步性。工作的同步性。工作的同步性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统


[0001]本专利技术涉及一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，属于光谱仪观测


技术介绍

[0002]自然界各种地物都有各自的光谱特征，具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射，吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性。在地物反射、吸收和透射等物理性质中，使用最普遍最常用的是地物的反射特征。通过遥感手段获取地物反射光谱信息，是定性和定量研究地物特征的重要方式。
[0003]现有的遥感手段主要有航空航天遥感、地面遥感、近地面遥感。其中近地面遥感的主要方式为无人机载光谱传感器。近年来随着无人机的发展，基于无人机的光谱观测技术也得到迅速发展，这些观测技术一般可应用于地面试验研究。无人机载光谱传感器可分为成像和非成像方式，成像光谱仪能够连续获取不同波段的光谱信息，从而识别出具有诊断性波谱的地物；非成像光谱仪在野外或实验室测量各种地物的光谱反射率、透射率及其他辐射率,可帮助理解各种地物的光谱特性,提高不同种类遥感数据的分析应用精度,还可以模拟和定标一切成像光谱仪在升空之前的工作性能,如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，其特征在于：该系统包括无人机、控制系统以及两套分别对应不同观测范围的子观测系统，控制系统和两套子观测系统搭载在无人机，控制系统控制两套子观测系统并行运行且互不干扰；每套子观测系统均包括光谱仪、分叉光纤、光路开关和余弦矫正器，以交替获取太阳光谱信息和地物光谱信息；分叉光纤的单路光纤端对接光谱仪的采集端，分叉光纤的双路光纤端分别经光路开关连接两根光纤；两根光纤中的一根光纤串联余弦矫正器后，该光纤端部朝上指向太阳光照，用于测量太阳辐照度；两根光纤中的另一根光纤端部朝下指向地物，用于测量地物辐亮度。2.如权利要求1所述的一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，其特征在于：控制系统以树莓派为硬件基础，树莓派型号为3代B型及以上，支持无线局域网以便与地面控制系统进行信息交互，搭配金属外壳和散热扇。3.如权利要求2所述的一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，其特征在于：树莓派通过USB接口与光谱仪进行控制和数据通信。4.如权利要求1所述的一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，其特征在于：两套子观测系统中，一套子观测系统中的光谱仪为QEpro光谱仪，另一套子观测系统中的光谱仪为Flame光谱仪。5.如权利要求4所述的一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，其特征在于：分叉光纤为一分二的Y型光纤，分叉光纤内部为两根芯径并列。6.如权利要求1所述的一种基于无人机的地物超光谱高频观测系统，其特征在于：每套子观测系统执行一轮观测工作的流程如下：步骤A.针对朝上指向太阳光照以及朝下指向地物的两根光纤，分别进行定标处理，获取每根光纤的定标系数，然后进入步骤B；步骤B.连通朝上指向太阳光照的光纤且阻断朝下指向地物的光纤，根据用户预设的积分时间inttime采集1条光谱，计算第一最优化积分时间optIT1，进入步骤C；步骤C.根据步骤B计算得到的第一最优化积分时间optIT1采集3条光谱，再根据朝上指向太阳光照的光纤所对应的定标系数，获得3次太阳辐照度值，计算3次太阳辐照度的平均值，然后进入步骤D；步骤D.分别阻断朝上指向太阳光照的光纤以及朝下指向地物的光纤，测量第一暗噪声，进而实现太阳光谱信息的获得，然后进入步骤E；步骤E.连通朝下指向地物的光纤，且阻断朝上指向太阳光照的光纤，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永光，赵大洋，张小康，吴云飞，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：