一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，包括以下步骤：步骤1）计算不同主动遥感设备的相对航高；步骤2）确认最终实际飞行时的相对航高；步骤3）计算不同主动遥感设备的旁向覆盖宽度；步骤4）计算不同主动遥感设备的航线数量及位置；步骤5）确定用于扩展航线的基础航线组；步骤6）计算扩展航线；步骤7）确定最终实际飞行时的航线。本发明专利技术根据航空遥感系统中不同主动遥感设备的已知参数进行计算，然后生成统一的飞行航线计划，在同时满足不同主动遥感设备指标要求的情况下，实现对测区的一次性航空遥感作业，因此，能够提高作业效率，减少重复作业。减少重复作业。减少重复作业。

【技术实现步骤摘要】
一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法


[0001]本专利技术涉及一种遥感和导航领域，具体涉及一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法。

技术介绍

[0002]航空遥感系统，就是把各种对地观测载荷集成在一架飞机上，通过航空飞行，实现对地观测。遥感飞机技术指标先进，具有全天候飞行作业的能力，可装载航空照相机、成像光谱仪、成像雷达等多种遥感器。遥感飞机在遥感综合应用实验、重大自然灾害监测、遥感设备自主研发等方面发挥了重要作用。
[0003]航空遥感系统中装载的遥感设备分为被动遥感设备和主动遥感设备。被动遥感，又称无源遥感系统（Passive remote sensing），即遥感系统本身不带有辐射源的探测系统；亦即在遥感探测时，探测仪器获取和记录目标物体自身发射或是反射来自自然辐射源（如太阳）的电磁波信息的遥感系统。例如：航空摄影系统，红外扫描系统等。采用被动遥感系统所进行的遥感探测称为被动遥感；主动遥感，又称有源遥感，有时也称遥测，指从遥感平台上的人工辐射源，向目标物发射一定形式的电磁波，再由传感器接收和记录其反射波的遥感系统。其主要优点是不依赖太阳辐射，可以昼夜工作，而且可以根据探测目的的不同，主动选择电磁波的波长和发射方式。主动遥感一般使用的电磁波是微波波段和激光，多用脉冲信号，也有的用连续波束。被动遥感设备包括可见光遥感设备、高光谱遥感设备、红外遥感设备、全极化微波辐射计、多角度偏振辐射计等；主动遥感设备包括三维激光雷达、合成孔径雷达、全极化微波散射计等。由于上述遥感设备的功能、原理各不相同，对应的技术参数也不相同，于是每一种遥感设备的指标要求都不相同，那么在相同的飞行条件下进行遥感作业时，难以确保每一种遥感设备均能满足各自的指标要求，从而导致遥感飞机需要通过多飞航线、不断改变飞行高度以弥补不同指标要求带来的差异，这样将会导致飞行架次、飞行航线及飞行时间的冗余及飞行效率的降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，根据航空遥感系统中不同主动遥感设备的已知参数进行计算，然后生成统一的飞行航线计划，在同时满足不同主动遥感设备指标要求的情况下，实现对测区的一次性航空遥感作业，因此，能够提高作业效率，减少重复作业。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，包括以下步骤：步骤1）计算不同主动遥感设备的相对航高；所述不同主动遥感设备为机载激光雷达类型的主动遥感设备、机载合成孔径雷达类型的主动遥感设备和机载微波散射计类型的主动遥感设备；步骤2）确认最终实际飞行时的相对航高；
步骤3）计算不同主动遥感设备的旁向覆盖宽度；步骤4）计算不同主动遥感设备的航线数量及位置；步骤5）确定用于扩展航线的基础航线组；步骤6）计算扩展航线；步骤7）确定最终实际飞行时的航线。
[0006]进一步地，所述步骤1中，对于机载激光雷达类型的主动遥感设备，根据公式（1）计算其相对航高：
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（1）其中，H
L
是机载激光雷达的相对航高，单位是m；f是机载激光雷达的脉冲频率，可经过设置而改变，单位是kHz；ρ是机载激光雷达的点云密度，单位是pts/m
²
；v是遥感飞机的速度，对所有的遥感设备都是固定值，单位是m/s；α是机载激光雷达的视场角，可经过设置而改变，单位是度；其中，若航空遥感任务指标要求激光雷达的点云密度最小值是ρ
0a
，则ρ≥ρ0；其中，安装在同一遥感飞机上的不同机载激光雷达，其脉冲频率和视场角各不相同，根据公式（1），得到不同的相对高度值：；对于机载合成孔径雷达类型的主动遥感设备，由于其影像分辨率不受相对航高的影响，其相对航高采用遥感飞机的最高飞行相对航高H
S
；对于机载微波散射计类型的主动遥感设备，由于其数据不受相对航高的影响，其相对航高采用遥感飞机的最高飞行相对航高H
S
。
[0007]进一步地，所述步骤2中，在中选择最大的值，比较和H
S
的大小：若，则H
S
是最终实际飞行时的相对航高H
F
；若，则是最终实际飞行时的相对航高H
F
；根据确定的最终实际飞行时的相对航高H
F
和公式（2）计算满足ρ≥ρ0的不同机载激光雷达的脉冲频率和视场角：
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（2）其中，机载激光雷达的脉冲频率f和视场角α均在某一范围内取值，不同的机载激光雷达，其取值范围不同；进一步得到不同机载激光雷达的视场角：α1、α2···
α
n
。
[0008]进一步地，所述步骤3中，对于机载激光雷达类型的主动遥感设备，根据其视场角和相对航高计算激光点云在地面的旁向覆盖宽度：
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（3）其中，L
L
是机载激光雷达的激光点云在地面上的旁向覆盖宽度，H
F
是遥感飞机最终
实际飞行时的相对航高，α是机载激光雷达的视场角；不同机载激光雷达的视场角是α1、α2···
α
n
，则对应的地面旁向覆盖宽度是；对于机载合成孔径雷达类型的主动遥感设备，根据其波束宽度、擦地角及相对航高计算雷达影像在地面的旁向覆盖宽度：（4）其中，L
S
是机载合成孔径雷达的影像在地面上的旁向覆盖宽度，H
F
是遥感飞机最终实际飞行时的相对航高，β是机载合成孔径雷达的波束宽度，γ是机载合成孔径雷达的擦地角；不同的机载合成孔径雷达或者相同的机载合成孔径雷达均可以设置不同的波束宽度和擦地角，即(β1,γ1)、(β2,γ2)
···
(β
n
,γ
n
)，则对应的地面旁向覆盖宽度是；对于机载微波散射计类型的主动遥感设备，根据其入射角和相对航高计算入射波束在地面的旁向覆盖宽度： L
SC
=2H
F
tanθ
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（5）其中，L
SC
是机载微波散射计的入射波束在地面上的旁向覆盖宽度，H
F
是遥感飞机最终实际飞行时的相对航高，θ是机载微波散射计的入射角；不同机载微波散射计的入射角是θ1、θ2···
θ
n
，则对应的地面旁向覆盖宽度是。
[0009]进一步地，所述步骤4中，根据主动遥感设备的数据在地面上的旁向覆盖宽度L、飞行测区范围、最终实际飞行时的相对航高H
F
、旁向重叠率和DEM设计飞行航线，计算不同主动遥感设备对应飞行航线的数量N和位置；其中，L包括机载合成孔径雷达的影像在地面上的旁向覆盖宽度L
S
、机载微波散射计的入射波束在地面上的旁向覆盖宽度L
SC
；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）计算不同主动遥感设备的相对航高；所述不同主动遥感设备为机载激光雷达类型的主动遥感设备、机载合成孔径雷达类型的主动遥感设备和机载微波散射计类型的主动遥感设备；步骤2）确认最终实际飞行时的相对航高；步骤3）计算不同主动遥感设备的旁向覆盖宽度；步骤4）计算不同主动遥感设备的航线数量及位置；步骤5）确定用于扩展航线的基础航线组；步骤6）计算扩展航线；步骤7）确定最终实际飞行时的航线。2.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，其特征在于：所述步骤1中，对于机载激光雷达类型的主动遥感设备，根据公式（1）计算其相对航高：
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（1）其中，H
L
是机载激光雷达的相对航高，单位是m；f是机载激光雷达的脉冲频率，可经过设置而改变，单位是kHz；ρ是机载激光雷达的点云密度，单位是pts/m
²
；v是遥感飞机的速度，对所有的遥感设备都是固定值，单位是m/s；α是机载激光雷达的视场角，经过设置而改变，单位是度；其中，若航空遥感任务指标要求激光雷达的点云密度最小值是ρ0，则ρ≥ρ0；其中，安装在同一遥感飞机上的不同机载激光雷达，其脉冲频率和视场角各不相同，根据公式（1），得到不同的相对高度值：、
···
；对于机载合成孔径雷达类型的主动遥感设备，由于其影像分辨率不受相对航高的影响，其相对航高采用遥感飞机的最高飞行相对航高H
S
；对于机载微波散射计类型的主动遥感设备，由于其数据不受相对航高的影响，其相对航高采用遥感飞机的最高飞行相对航高H
S
。3.根据权利要求2所述的一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，其特征在于：所述步骤2中，在、
···
中选择最大的值，比较和H
S
的大小：若，则H
S
是最终实际飞行时的相对航高H
F
；若，则是最终实际飞行时的相对航高H
F
；根据确定的最终实际飞行时的相对航高H
F
和公式（2）计算满足ρ≥ρ0的不同机载激光雷达的脉冲频率和视场角：
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（2）其中，机载激光雷达的脉冲频率f和视场角α均在某一范围内取值，不同的机载激光雷达，其取值范围不同；
进一步得到不同机载激光雷达的视场角：α1、α2···
α
n
。4.根据权利要求3所述的一种基于航空遥感系统的主动遥感航线设计方法，其特征在于：所述步骤3中，对于机载激光雷达类型的主动遥感设备，根据其视场角和相对航高计算激光点云在地面的旁向覆盖宽度：
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（3）其中，L
L
是机载激光雷达的激光点云在地面上的旁向覆盖宽度，H
F
是遥感飞机最终实际飞行时的相对航高，α是机载激光雷达的视场角；不同机载激光雷达的视场角是α1、α2···
α
n
，则对应的地面旁向覆盖宽度是；对于机载合成孔径雷达类型的主动遥感设备，根据其波束宽度、擦地角及相对航高计算雷达影像在地面的旁向覆盖宽度：（4）其中，L
S
是机载合成孔径雷达的影像在地面上的旁向覆盖宽度，H
F
是遥感飞机最终实际飞行时的相对航高，β是机载合成孔径雷达的波束宽度，γ是机载合成孔径雷达的擦地角；不同的机载合成孔径雷达或者相同的机载合成孔径雷达均可以设置不同的波束宽度和擦地角，即(β1,γ1)、(β2,γ2)
···
(β
n
,γ
n
)，则对应的地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金彪，刘玉泉，蒋雯，吴亮，祁增营，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：