专利名称：遥感定标综合方法及定标设备车的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。本发明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。
发明内容
本发明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。本发明的目的还在于，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。本发明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，实现常规软性靶标的退化检测与标定。所述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，是组合使用几何分辨率板、辐射靶标、光谱靶标作为车体靶标，并且该靶标组合在不同时相的遥感影像上多次成像的情况下，通过分析不同时相的多张遥感影像，检测影像中光谱、辐射、几何、时相的耦合效应，实现一次实验中光谱、辐射、几何、时相四种分辨率联合定标，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多类靶标，形成几何分辨率板、辐射靶标、光谱靶标三类的组合，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；3)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，进行遥感成像系统的光谱、辐射、几何三种分辨率的联合定标和检测；4)重复上述I) 3)的步骤，获取不同时相的靶标的遥感影像与地面数据，分析不同时相的多张遥感影像，检测影像中光谱、辐射、几何、时相的耦合效应，实现一次实验中光谱、辐射、几何、时相四种分辨率联合定标和检测。所述定标设备车配有信息接收装置和地面数据接入装置，分别获取遥感影像和地物的光谱和辐射信息；通过定标设备获取靶标的位置信息；通过计算机处理器、数据分析辅助设备和大屏幕实时显示装置，进行光谱、辐射、几何数据的汇聚、分析与显示。所述定标设备车还配有信息发送装置、实验人员手持式接收通讯设备、空中交通管制装置和气象保障通联系统以获取多个时相的遥感影像，并在飞行指挥中心的指挥下， 通过运动在预定时间和预定位置成像，并进行地面数据采集的遥控指挥。本发明的用于遥感定标的定标设备车，车顶涂覆靶标，携带或安装靶标设备，包括几何分辨率板、辐射和/或光谱靶标；定标设备，包括气象观测仪器、太阳光度计、GPS接收机、光谱仪，多角度测量装置， 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；其中太阳光度计和GPS接收机设置于驾驶舱顶部，其余定标设备安置于所述定标设备车设的定标设备舱内；信息接收装置和信息发送装置；屏幕显示装置，分别与信息接收装置和计算机处理器连接；计算机处理器，与信息接收装置和信息发送装置连接；地面数据接入装置，分别与定标设备和计算机处理器通过无线或有线方式连接。本发明的优点在于I、首次将定标设备集成为车载系统。车体集成了地物光谱仪、太阳光度计、自动气象站、GPS接收机等高精度定标设备，克服仪器零散、转场困难的缺点，为飞行同步数据获取、快速转场提供了保障。2、建立了一套新型辐射和/或光谱移动式靶标。通过改造车顶，涂覆/安装了辐射/光谱靶标，改变常规的地面固定靶标形式，形成移动靶标，与车载定标设备成为一套完整的定标系统，实现无人飞行器遥感自动化、一体化定标。通过实时对比分析遥感影像上硬性靶标与常规软性靶标的光谱差异，建立软性靶标效能退化与补偿模型。3、可同时实现辐射和/或光谱定标。由于车顶可同时设计辐射靶标和光谱靶标， 因此获取的数据可进行辐射/光谱联合定标。4、本发明填补了我国遥感载荷定标中天-地定标数据实时联合处理能力的空白。 车体配备的信息接收装置、信号接入设备可实时接收空中航空和无人飞行器影像和地面采集数据，运用高性能计算机处理器进行分析处理，可改变过去“遥感定标结果未知、数据待后处理”的状态。5、建立了一套地面实验遥控指挥与飞行信息反馈的通讯链路。车体配备的信息发送装置可将定标实验的实时处理结果、飞行数据质量评价结果发送至航空和无人飞行器指挥中心，为航空和无人飞行器的航摄任务进行实时调整提供数据支持，同时也对地面同步观测人员的工作进行评价和决策。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。6、信息接收装置可以同步收集几何、时相定标信息，结合上述实现的辐射、光谱定标能力，世界上首次形成了遥感四大高分辨率数据的综合分析处理平台，为遥感定标四大分辨率耦合关系研究分析提供了物理手段，为四大分辨率联合定标提供了方法依据。
7、本系统方法和平台可以为卫星载荷综合定标提供范例，由于无人飞行器载荷作业与卫星载荷作业均以遥测、遥传、遥控方式进行，其定标控制、映射模型本质相同，因此上述方法可以直接用于卫星载荷综合定标。
图1(a)定标设备在车体中的布局侧视图(b)定标设备在车体中的布局后视图其中I-太阳光度计2-GPS接收机3-车顶靶标4-定标和气象设备舱5_柴油发电机舱图2 (a) 一种光谱定标用的连续渐变的颜色块(b) 一种辐射定标用的连续渐变的灰度块图3 (a)另一种光谱定标用的逐级渐变的颜色块(b)另一种辐射定标用的逐级渐变的灰度块图4 一种车体辐射和/或光谱靶标示意图其中6-车主体3-车体辐射/光谱靶标图5车内定标数据实时处理系统示意图其中7-车载信息接收装置8-大屏幕实时显示装置9-高性能计算机处理器10-地面数据接入设备11-座椅图6无人飞行器遥感定标设备车的工作流程示意图(实线箭头部分为信息传输环节，虚线箭头部分为信息反馈环节)
具体实施例方式本发明的用于无人飞行器遥感定标实验的定标设备车为大型厢式车，包括车体、 定标设备系统、车顶涂覆/安装的几何分辨板和/或辐射和/或光谱靶标、天-地定标数据实时联合处理系统、地面实验指挥与飞行信息反馈系统。下面进行详细介绍(I)定标设备系统根据遥感定标实验需要，定标设备车车体搭载I)气象观测仪器2)太阳光度计3) GPS接收机4)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5)光谱仪及多角度测量装置，等。其中，太阳光度计和GPS接收机装于驾驶舱顶，其余仪器固定于车舱后部特制的设备舱内。车舱后部与设备舱相对的是柴油发电机舱，两舱均从舱外开门。舱门口设有抽拉式样登舱梯，方便搬运。车体自带的柴油发电机可在仪器非工作状态对其电源充电，也可直接通过仪器的外接电源供电。定标设备在车体中的布局侧视图和后视图如图1(a)、(b)所不。各类定标设备的功能如下I)气象观测仪器。获取靶标布设地点的精确的飞行同步气象数据。由于无人飞行器飞行范围广，车体靶标停放的随机性很大，机场固定埋设的气象站不可能兼顾所有靶标布设点的有效监测距离，所以该设备主要用于与固定埋设的自动气象站观测数据进行比对并对其进行必要的补充修正，发挥车体移动定标功能及未来执行应急飞行定标任务，车上安装气象测量仪器以实时测量气温、风速、气压、相对湿度等气象要素是非常必要的。
2)固定式太阳光度计。测定靶标布设地点的气溶胶光学厚度与太阳辐射。固定式太阳光度计安装在车上，可以省去每次实验安装和需人值守。从无人飞行器定标场长远服务和移动服务的考虑，需要安装在车上。3) GPSo作为一个静态站参与靶标场控制网的布设，加密控制网以提高精度；同时由于安装在车上，可以实时解算车体所在位置。4)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。在自然靶标测量时收集定标场相关地理基础数据、土地状况等各类信息。设备装载在车上，随全系统机动执行任务，以保证数据的实时性及有效性。5)光谱仪及多角度测量装置。无人飞行器遥感定标需要在无人飞行器过境前后同步测量靶标的反射率，由于其工作地点和时间同车体一致，因此需随车执行任务。6)定标相关的其它辅助仪器及工具，如锤子、铁锨、铁钉等。(2)车体移动式几何分辨板和/或辐射和/或光谱靶标靶标是遥感定标实验中最重要的要素之一。为了使本发明的“无人飞行器定标设备车”同时具有靶标功能，而不仅仅依赖于地面铺设的固定式软性靶标，研制了一种新型车体涂覆/安装的硬性靶标，随车可移动到指定工作位置，可与车体内的定标设备成为一套完整的定标系统，实现无人飞行器遥感外场自动化、一体化定标。实现三个功能与技术创新移动式辐射和/或光谱性能检测的基准靶标；建立与常规固定式软性靶标退化和补偿机制的试验靶标；可同时实现辐射/光谱定标、几何/时相分辨率检测的多功能靶标。靶标涂覆/安装在车顶及车顶扩展部分(如侧面可升降部分、顶部可折叠部分)。 靶标表面性质均匀平整，光学发射率特性均一，表面朗伯特性好。辐射和/或光谱靶标的样式包括所有反射率等级的连续渐变、逐级渐变的灰度块，用于辐射定标，见图2(b)、图 3(b);所有自然界存在的连续渐变、逐级渐变的颜色块，用于光谱定标见图2(a)、图3(a)； 也可将灰度块和颜色块进行组合，实现辐射/光谱联合定标，见图4。常规靶标效能退化的监测补偿车顶靶标为硬体靶标，且平时在车库存放，靶标辐射性能稳定、退化缓慢，而软性靶标容易受到铺设平整度、泥土污染的影响，因此硬性靶标可作为监测常规软性靶标效能退化的量化基准。通过实时对比无人飞行器遥感影像上两类靶标的光谱性能，建立软性靶标效能退化与补偿模型。(3)天-地定标数据实时联合处理系统包括I)车载信息接收装置2)高性能计算机处理器3)地面数据接入设备4)大屏幕实时显示装置5)数据分析辅助条件(无线上网设备、办公一体机、会议桌、座椅等)车体配备的车载信息接收装置、信号接入设备能够抗拒外界电磁干扰，具备实时通信能力，保障信息的实时下传。高性能计算机处理器，对实时下传的无人飞行器遥感影像数据与实时接入的地面测量数据进行同步联合分析，并通过车内大屏幕实时显示。I)车载信息接收装置车顶装有车载电台，专用的具有数字保密功能的单工通信车载设备，由主机、手持话筒、保密机、电源线和车载天线等组成，接收实时下传的无人飞行器影像。2)高性能计算机处理器前舱壁固定安装高性能计算机处理器的机柜，使用时可移至会议桌面。用于汇聚无人飞行器影像与地面实时测量数据，由现场数据处理与分析人员操作，数据经过专业软件处理，实时获取定标结果，是“天-地定标数据实时联合处理系统”的核心。3)地面数据接入设备包括专为高性能计算机处理器配置的无线蓝牙信号传输装置与有线信号传输装置。GPS接收机、光谱仪等定标仪器，通过蓝牙传输实时测量数据至高性能计算机处理器，气象观测仪器、固定式太阳光度计、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、土壤水分测定仪等定标仪器，通过有线传输的方式，将数据快速导入高性能计算机处理器。4)大屏幕实时显示装置。在前舱壁上部安装一台大屏幕液晶显示器，可实时显示车载电台接收到的无人飞行器影像。通过信号切换，也可实时显示高性能计算机处理器的数据处理结果。5)数据分析辅助条件，包括前舱壁固定的无线上网设备、办公一体机、车舱中部的会议桌、座椅等。(4)地面实验遥控指挥与飞行信息反馈系统包括I)信息发送装置2)实验人员手持式接收通讯设备3)空中交通管制装置4) 气象保障通联系统。车体配备的信息发送装置可将定标实验的实时处理结果、飞行数据质量评价结果发送至无人飞行器指挥中心，为无人飞行器的航摄任务进行实时调整提供数据支持，同时也对地面同步观测人员的工作进行遥控指挥。I)信息发送装置。可将无人飞行器遥感定标实验处理结果实时发送至无人飞行器指挥中心，为无人飞行器的航摄任务进行实时调整提供数据支持。2)实验人员手持式通讯设备。地面数据采集人员均配备手持式接收设备，车内人员将指令发送至地面测量人员的手持式接收设备，对地面实验进行遥控指挥，完成地面数据同步采集与无人飞行器飞行的协调。3)空中交通管制通讯设备。与空军和民航空中交通管制塔台进行通讯的设备一套。4)气象保障通联系统。与机场气象保障系统通联，连接气象卫星，接收卫星云图， 综合航迹显示、全航迹气象标绘，测试全航路气象情况提出飞行计划修改建议的能力，制作、编辑、打印输出气象报告。上述实例中，遥感数据接入方式很多，本发明仅以直接接收、外部输入为例进行描述，但不排除采用其他方式；大屏幕种类也很多，例如大尺寸液晶显示器、投影等，本发明以液晶显示器为例进行描述，但不排除使用其他大屏幕；车顶辐射/光谱靶标类型多样，本发明仅以图4为例进行描述，但不排除使用其他类型靶标。下面结合附图和无人机遥感定标实例对本发明进一步说明。根据图6说明在一次无人机遥感实验中如何利用该设备进行定标实验和通讯指挥。I)无人机起飞，成像系统开始预拍摄。遥感影像、飞行状态等信息(包括航速、航高、飞机的实时位置等)通过通信链路，分别传至定标设备车、无人机指挥中心；2)无人机指挥中心向定标设备车发送地面数据采集计划，包括车体靶标停放经纬度坐标、车体靶标摆放角度、飞机过境时间等；“ (2)车体移动式辐射/光谱靶标”进入指定位置待命。
3)车载信息接收装置实时接收无人机下传的影像，进入“(3)天-地定标数据实时联合处理系统”。在大屏幕上实时显示，同时影像输入高性能计算机处理器进行存储；4)地面数据采集人员将“⑴定标设备系统”全部安置在车体靶标附近区域，开机待命；5)无人机过境前后I个小时，使用“(I)定标设备系统”进行地面数据同步测量， 包括将驾驶舱顶的GPS和太阳光度计开机，将车舱内的其余的定标仪器都移至车舱外部， 在合适的位置放置，开机。光谱仪和多角度测量装置测量车顶辐射/光谱靶标以及靶标周围的自然地物的光谱信息(地物的反射率)；GPS接收机解算车体靶标的精确的经纬度坐标；气象观测仪器获取车体靶标区域的精确的气象数据(温度、湿度、气压、风速、风向等)； 太阳光度计测定靶标布设地点的气溶胶光学厚度与太阳辐射；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、土壤水分测定仪收集车体靶标区域相关地理基础数据、土地状况等各类信息，即使用冠层分析仪测量植物的叶面积指数等参量， 使用微波散射计与辅助设备测量地表散射截面参量，利用手持植物冠层红外测温仪测量植物冠层的温度，利用电子精密天平测量土壤样本的质量，利用土壤水分测定仪测量土壤样本的含水量，利用指南针测量车体靶标的方位角。6)地面同步测量数据，通过蓝牙或有线接入设备，输入“(3)天-地定标数据实时联合处理系统”的高性能计算机处理器。使用专业软件，将地面同步测量的车体靶标光谱和其他辅助参数作为真值，与靶标的无人机影像进行对比分析，从而对无人机成像系统进行辐射/光谱定标，对其性能进行定量评估。7)定标数据处理结果进入“(4)地面实验遥控指挥与飞行信息反馈系统”。8)车内指挥人员，综合分析定标数据处理结果，通过信息发送装置，发布给每一位地面数据采集人员的手持式通讯设备，遥控指挥实验人员，如决定完成采集任务，或继续采集更多数据。9)车内指挥人员，综合分析气象保障联通系统、空中交通管制装置、定标数据处理结果，通过信息发送装置将“(3)天-地定标数据实时联合处理系统”的飞行计划的修改意见，发布至无人机指挥中心，如决定完成飞行任务，或继续更多的飞行拍摄。10)无人机指挥中心根据9)中的修改意见，修改无人机的飞行计划，修改外场地面数据采集计划。11)若无人机指挥中心命令定标实验在下一个航空区域进行，地面数据采集人员将迅速收起“(I)定标设备系统”至车内，人员进入车内，移动至下一个工作地点，重复上述
1)-10)的步骤。此外，为了检测常规的软性靶标的辐射和光谱特性的退化，可在车体靶标附近区域铺设软性靶标。通过无人机影像上两类靶标的影像对比，可分析两类靶标性能的差异，从而监测软质靶标效能退化。本发明可组合使用几何分辨率板、辐射靶标、光谱靶标作为车体靶标，并且该靶标组合在不同时相的遥感影像上多次成像的情况下，通过分析不同时相的多张遥感影像，检测影像中光谱、辐射、几何、时相的耦合效应，实现一次实验中光谱、辐射、几何、时相四种分辨率联合定标。具体可采用以下步骤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多类靶标，形成几何分辨率板、辐射靶标、光谱靶标三类的组合，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；3)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，进行遥感成像系统的光谱、辐射、几何三种分辨率的联合定标和检测；4)重复上述I) 3)的步骤，获取不同时相的靶标的遥感影像与地面数据，分析不同时相的多张遥感影像，检测影像中光谱、辐射、几何、时相的耦合效应，实现一次实验中光谱、辐射、几何、时相四种分辨率联合定标和检测。
权利要求
1.一种遥感定标综合方法，包括以下一个或多个部分实现.1)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。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，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.1)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。
3.如权利要求I所述的定标方法，其特征在于，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，与权利要求2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。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，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。
5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，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。
6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，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。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，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1)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，实现常规软性靶标的退化检测与标定。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，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。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述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，是组合使用几何分辨率板、辐射靶标、光谱靶标作为车体靶标，并且该靶标组合在不同时相的遥感影像上多次成像的情况下，通过分析不同时相的多张遥感影像，检测影像中光谱、辐射、几何、时相的耦合效应，实现一次实验中光谱、辐射、几何、时相四种分辨率联合定标，其步骤包括1)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多类靶标，形成几何分辨率板、辐射靶标、光谱靶标三类的组合，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；3)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，进行遥感成像系统的光谱、辐射、几何三种分辨率的联合定标和检测；4)重复上述I) 3)的步骤，获取不同时相的靶标的遥感影像与地面数据，分析不同时相的多张遥感影像，检测影像中光谱、辐射、几何、时相的耦合效应，实现一次实验中光谱、 辐射、几何、时相四种分辨率联合定标和检测。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述定标设备车配有信息接收装置和地面数据接入装置，分别获取遥感影像和地物的光谱和辐射信息；通过定标设备获取靶标的位置信息；通过计算机处理器、数据分析辅助设备和大屏幕实时显示装置，进行光谱、辐射、几何数据的汇聚、分析与显示。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述定标设备车还配有信息发送装置、实验人员手持式接收通讯设备、空中交通管制装置和气象保障通联系统以获取多个时相的遥感影像，并在飞行指挥中心的指挥下，通过运动在预定时间和预定位置成像，并进行地面数据采集的遥控指挥。
12. 一种用于遥感定标的定标设备车，其特征在于，该定标设备车车顶涂覆靶标，携带或安装靶标设备，包括几何分辨率板、辐射和/或光谱靶标；定标设备，包括气象观测仪器、太阳光度计、GPS接收机、光谱仪，多角度测量装置，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；其中太阳光度计和GPS接收机设置于驾驶舱顶部，其余定标设备安置于所述定标设备车设的定标设备舱内；信息接收装置和信息发送装置；屏幕显示装置，分别与信息接收装置和计算机处理器连接；计算机处理器，与信息接收装置和信息发送装置连接；地面数据接入装置，分别与定标设备和计算机处理器通过无线或有线方式连接。
全文摘要
本发明涉及遥感定标综合方法及一种定标设备车。本发明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。
文档编号G01C25/00GK102607592SQ20121004622
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者勾志阳, 晏磊, 杨彬, 段依妮, 王明志, 相云, 聂志彪, 赵海盟, 赵炳爱, 路琪, 陈伟 申请人:北京大学