遥感定标综合方法及定标设备车技术

本发明专利技术涉及遥感定标综合方法及一种定标设备车。本发明专利技术将定标设备集成为车载系统；建立了一套新型移动式靶标，可进行远场快速定标和光谱、辐射分辨率联合定标；通过不同时相对比分析遥感影像上硬性靶标与常规软性靶标的光谱、辐射、几何差异，建立软性靶标效能退化补偿模型实现校正标定；车体配备的信息接收装置可实时接收空中飞行器影像和地面采集数据，实现基于无线传输的几何、时相数据与车体光谱、辐射数据组合的四种分辨率联合定标；运用高性能计算机分析处理，可改变过去“遥感定标结果未知、数据待后处理”的状态；建立的一套地面实验遥控指挥与飞行信息反馈通讯链路，改变了过去“天-地、指挥中心-外场工作站”之间信息交互困难的局面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器遥感成像领域，涉及一种遥感定标综合方法，尤其涉及一种飞行器，特别是用于航空和无人飞行器的遥感定标综合方法及一种用于遥感定标的定标设备车。
技术介绍
随着遥感技术在各领域应用的逐步深入，遥感数据的定量化已成为遥感技术进一步发展的必然趋势。遥感传感器(如空间相机)在几何定标保障下，辐射、光谱定标技术成为其定量化应用的深化。福射定标是建立空间相机入瞳处福射量与探测器输出DN(Digital Number)值的关系的过程，光谱定标是标定传感器带宽和中心波长的过程。国内外以卫星为平台搭载的传感器定标，从20世纪70年代兴起，已经蓬勃开展，如美国利用位于新墨西哥州的白沙定标场成功地对Landsat TM卫星传感器进行了在轨辐射定标，法国在马赛附近的La Crau 建立了试验场对SP0THRV传感器进行了在轨辐射定标，我国也先后建立了敦煌辐射定标场和青海湖辐射定标场，对FY系列卫星和HJ系列卫星进行了定标。近年来，航空及无人飞行器遥感系统由于具有机动灵活、快速响应、低成本、危险区作业等优势，已经成为主要的遥感平台之一。这里最典型的是无人机，它既是航空遥感的新技术平台，其控制、通信技术又与航天平台相一致。如何对无人搭载的传感器进行定标， 也成为世界各国研究的热点课题。例如，在无人机遥感定标实验中，无人机携带成像系统， 按照程序设定的航线对地面进行拍摄，并由指挥中心对成像系统状态进行实时调整。地面事先布设具有特定光学性能的靶标，等待无人机过境拍摄。地面数据采集人员在无人机过境拍摄期间，同步对靶标的光谱、经纬度坐标、大气参数、环境参数进行测量。最后，通过地面同步测量的真值，与无人机获取的影像进行对比分析，从而对成像系统的性能进行评价和定标。目前尚存在三大问题I、无人飞行器的飞行状态、模式有别于常规的有人驾驶飞机和定轨卫星，对通信指挥、人员调度、靶标布设、地面同步测量均有极高的要求。目前，实验过程中地面同步测量和空中遥感数据获取可以做到准同步，但二者是独立进行，测量结果只是用于后处理，不能在现场做出反应，以此确定结束任务，或继续补飞，也以此决定地面实验人员开展或结束同步测量。目前国内外相关领域，尚无定标效果反馈环节，无法进行天-地定标数据实时联合处理。2、由于定标实验的上述环节需要各种专业测量设备获取地面同步数据，目前业内通常采用人工携带的方式，仪器分散、容易遗漏和损坏，转场非常困难，无法适应航空及无人飞行器快速作业的特点。3、无人飞行器定标专用的靶标通常采用固定铺设的方式，事前需要大量人工布设，事后需要大量人工回收，灵活机动性差。靶标通常采用帆布或PU材料制成，经过多次铺设靶标表面易受污染、材料老化，从而导致检测性能的退化。因此常规靶标的退化特性需要校正、标定及改进。综上分析，在国内外遥感定标方面，无人机为代表的无人飞行器遥感定标由于实验环节复杂、实验人员众多，难以实现快速反应，严重制约了航空及无人飞行器“机动灵活、 快速响应、低成本”的优势。本专利技术旨在确保无人飞行器飞行安全的前提下，通过改造车体， 形成移动辐射/光谱靶标，集成通信保障、定标设备保障、辐射和光谱特性检测保障等各项功能，达到快速检测、实时诊断、信息反馈、机动定标的能力，以确保无人飞行器飞行定标任务完成、天-地定标数据实时联合处理，靶标退化特性检测与补偿，以及未来应急定标、远场转移定标的顺利完成。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种遥感定标综合方法，克服现有靶标无法移动、辐射特性退化快的不足，实现天-地定标数据实时联合处理，通过集成各种定标实验必须的实时地物测量系统，为遥感定标提供飞行同步的地表真值。本专利技术的目的还在于，提供一个定标设备车，携带硬性靶标，克服现有固定式靶标辐射特性退化快的不足。本专利技术的遥感定标综合方法，包括以下一个或多个部分实现I)基于车体靶标的应急与远场转移定标；2)基于光谱、辐射车体靶标的无线通讯指挥的现场光谱、辐射定标；3)基于车体靶标一定时间间隔的常规软性靶标退化检测标定；4)基于无线传输的几何、时相数据与车体光谱、辐射数据组合的四种分辨率联合定标。所述基于车体靶标的应急与远场转移定标，是改变常规靶标固定于地面的形式， 通过改造车体形成移动靶标，在野外实验中实现快速移动式定标，其步骤包括I)飞行器将空间相机飞行中拍摄的遥感影像及飞行状态信息通过通信链路，分别传至地面定标设备车和指挥中心；2)指挥中心根据上述飞行器发送的信息确定定标设备车应达到的预定时间和位置，和定标设备采集地面数据的方式，发送到定标设备车的信息接收装置；3)定标设备车在预定时间进入预定位置，张开靶标，调整靶标与航线的夹角，并将携带的定标设备安置在靶标附近区域；4)在飞行器过境时拍摄靶标，形成靶标影像，并在前后的特定时间内通过定标设备收集相应地面数据，发送至定标设备车的计算机处理器；5)上述计算机处理器根据飞行器拍摄的靶标影像，结合地面数据，进行遥感成像系统定标和检测；6)定标设备车根据上述定标和检测结果确定结束或继续定标和检测，并通过通信链路发送到指挥中心。所述基于光谱、辐射车体靶标的无线通讯指挥的现场光谱、辐射定标，与基于车体靶标的应急与远场转移定标相同的步骤，是将地面软体靶标与车体靶标一体，通过无线通信和统一调配，实现光谱和辐射软硬体靶标的联合定标。如定标设备车根据上述定标和检测结果确定继续定标和检测，所述指挥中心指令飞行器的下一飞行状态，确定定标设备车应达到的下一预定时间和位置，和定标设备采集地面数据的方式，发送到定标设备车。所述车体靶标，涂覆于定标设备车车顶，或涂覆于车顶和车体一侧或两侧可展开的靶标板，形成硬性靶标，提供定标实验中最重要的地表真值。与定标设备系统配合使用， 利用定标设备准确测量靶标真值，实现兼具数据源产生和数据源测量功能的一体化定标。所述定标设备包括气象观测仪器、太阳光度计、GPS接收机、光谱仪和多角度测量装置，以及冠层分析仪、微波散射计与辅助设备、手持植物冠层红外测温仪、电子精密天平、 土壤水分测定仪、指南针和辅助装置，所述辅助装置包括锤子、铁锨和铁钉，实现野外遥感定标实验的飞行同步地表真值采集。所述基于车体靶标一定时间间隔的常规软性靶标退化检测标定，是将几何形变、 光谱和辐射特性退化非常小的车体靶标作为几何变形较大、光谱和辐射特性退化较快的常规软性靶标的检测基准，通过不同时相对比分析遥感影像上硬性靶标与软性靶标的辐射强度与光谱变化差异，建立常规软性靶标效能退化与补偿模型，实现常规软性靶标的退化检测标定，其步骤包括I)定标设备车在预定时间进入预定位置，张开车体靶标，调整靶标与航线的夹角， 按相同的角度在车体靶标周围布设常规软性靶标，并将携带的定标设备安置在靶标附近区域；2)在飞行器过境时拍摄靶标，形成两类靶标的影像，并在前后的特定时间内通过定标设备收集相应地面数据，发送至定标设备车的计算机处理器；3)上述计算机处理器根据飞行器拍摄的两类靶标影像，结合地面数据，进行两类靶标特性的检测，以硬性靶标的数据作为真值，建立常规软性靶标的退化模型；4)定期重复上述I) 3)的步骤，获取不同时相的两类靶标的遥感影像与地面数据，分析遥感影像上硬性靶标与软性靶标的辐射强度与光谱变化差异，建立常规软性靶标效能退化与补偿模型，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：晏磊，勾志阳，段依妮，赵炳爱，陈伟，聂志彪，王明志，赵海盟，相云，杨彬，路琪，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：