一种光源发射装置的制作方法

本公开涉及低照度遥感技术领域，尤其涉及一种光源发射装置。

背景技术：

近年来，利用可见光波段对夜间或晨昏时段地表微弱光进行探测的低照度遥感成像技术，该技术可以弥补传统红外遥感技术夜间检测的局限性，可以获取高精度、高可靠性、具有高分辨率的夜间图像和微光辐射产品，因此成为国内外相关研究机构的研究热点，

然而，由于低照度遥感载荷对微弱光敏感，使得其对光辐射的检测精度极低。美国2011年底发射的国防气象极轨伙伴卫星(npp)可见光热热红外成像辐射载荷(viirs)观测到的夜间微弱光原始数据记录相对于矫正后的数据具有高达5×10-9wcm^-2sr^-1的偏移，仅杂散光就引起了高达25％的系统误差，所以对低照度遥感载荷的进行在轨定标以提高其精度具有重要意义。

目前针对传统遥感载荷的在轨定标方法有星上定标、在轨交叉定标、机上定标和地基定标，其中，星上定标由于其主要针对的是白天遥感载荷，对低照度遥感载荷具有很大的局限性，该种定标模式会造成低照度遥感载荷夜间成像时的像素饱和，所以传统的星上定标方法无法对低照度遥感载荷进行低照度环境下的定标。针对这一问题，美国海洋大气局(noaa)和美国国家航空航天局(nasa)根据低照度探测器多级增益的设计理念，先利用传统星上定标方法对低增益的探测器进行定标，在利用增益间的比例因子对中增益及高增益的探测器进行传递定标。该方法虽然在一定程度上解决了传统定标方法无法有效定标低照度遥感载荷的问题，但是由于该低照度遥感载荷不可避免的信杂比差、动态范围大及增益多等载荷特点，都加大了星上定标的难度，导致其数据结果精度极低。

另外，交叉定标方法是当待标定的在轨卫星传感器与定标结果很好的在轨卫星传感器同时观测同一目标时，用标定结果很好的在轨卫星传感器来标定待标定的卫星传感器，由于目前低照度遥感载荷的前沿性，尚无高精度的其他低照度遥感载荷等低照度产品可比较。使得低照度遥感产品无法进行有效的在轨交叉定标；另一方面，目前尚无典型的均匀稳定目标来作为参考真值对低照度遥感产品进行地基定标。经过nasa和noaa的多年努力，目前针对低照度遥感产品的定标精度也只能达到30％左右，远远不能满足高精度定量应用和长时间序列变化分析的需要。

由于目前遥感产品的使用寿命普遍提升至10年左右，因此提供一个可以长期使用的定标方式将大大减少以后的工作量，可以服务于整个遥感产品生命周期的地基定标方式，得到了科学家们的普遍重视，近年来，先后有科学家提出建设低照度遥感载荷地基定标源的设想。noaa对美国加州圣马特奥大桥的viirs的夜间辐射产品序列进行了定量分析，证明了夜间地面光源可以被用于夜间等低照度遥感辐射产品的验证和定标。

但是，夜间主动式光源难以精准获取，因此难以达到地基定标时对定标光源均一、稳定的要求，很难利用人类活动产生的光源作为定标光源，所以急需设计和建设一套稳定均一的地基定标光源，以解决低照度遥感载荷地基定标的问题。

基于上述问题，本发明提供了一种利用积分球原理的主动式光源发射系统，该系统可以发射均一稳定光源，可作为低照度遥感载荷地基定标时定标光源，该系统通过光学定律与积分球原理相结合，设计一大型光源球，保证定标光源在半球范围内能量均一、稳定。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为提高低照度遥感载荷的精度，地基定标成为目前最为可行的技术，而地基定标最关键的因素是获取均一稳定的主动式光源，因此设计一种装置以得到稳定的地基定标光源成为提高低照度遥感载荷精度亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种光源发射装置，包括：球壳，其表面开设有出光孔，内壁涂有反射性材料；灯具，其位于球壳内，其中，灯具与出光孔位于球壳的一条直径上；挡光板，其位于该球壳内，并处于灯具与出光孔之间。

可选地，灯具包括至少两个氙气灯，其中，至少两个氙气灯中的一部分氙气灯具有第一功率，其另一部分氙气灯具有不同于第一功率的其他功率。

可选地，每个氙气灯对应由一个控制开关进行控制。

可选地，挡板为圆形薄板。

可选地，挡板的表面涂覆有反射性材料。

可选地，还包括电源、变压器、第一固定框架、第二固定框架及板车，其中：电源通过变压器后为灯具提供电能，球壳设于第一固定框架内，电源设于所述第二固定框架内，第一固定框架及第二固定框架固定于板车上。

可选地，第一固定框架的中心区域设有旋转固定板，该旋转固定板中心为圆形孔，球壳固定于圆形孔内。

可选地，变压器包括第一变压器和第二变压器，其中，当电源为直流电时，该直流电通过第一变压器变压为固定电压后为灯具提供电能；当电源为交流电时，交流电的电流首先通过第二变压器转变为直流电，而后通过第一变压器变压为固定电压后为灯具提供电能。

可选地，反射性材料为硫酸钡、氧化镁或聚四氟乙烯中的一种。

可选地，球壳的直径为出光孔直径的4～7倍。

(三)有益效果

本发明通过将光学定律与积分球原理相结合，设计一大型基于积分球原理的光源球，使得光线在光源球的内部可以通过多次反射后均匀稳定，进而降低并消除由地形、发散角度等差异造成的测量误差，得到均匀稳定的光源作为低照度遥感载荷地基定标时的定标光源。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例中光源球的结构示意图。

图2示意性示出了本公开实施例中氙气灯的布置示意图。

图3示意性示出了本公开实施例中光源球的内部结构示意图。

图4示意性示出了本公开实施例中第一固定框架装置示意图。

图5示意性的示出了本公开实施例中的第二固定框架装置示意图。

图6示意性示出了本公开实施例中板车部分示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为提高低照度遥感载荷的精度，需要设置地基定标，然而人类活动的光源难以作为地基定标光源，因此需要设置发射均一稳定的光源发射装置作为低照度遥感载荷地基定标的定标光源。

图1示意性示出了本公开实施例中光源球的结构示意图，如图1所示，该光源球由球壳，灯具和挡光板组成，具体如下。

球壳，其为具有高反射率内表面的空心球体，其内表面涂有高反射率的涂层材料，涂层的反射率影响出射光的光谱特性，特别是当涂层的反射率很高时，涂层材料光谱反射比的少量变化都会造成出射光辐照度相当大的变化，因此，涂层材料一般选用光谱反射比近似平坦且朗伯漫射特性好的材料作为涂层，例如硫酸钡、氧化镁、聚四氟乙烯等，本实施例中优选硫酸钡，其具有高反射率、高朗伯特性、喷涂容易、容易清除、无毒等优点。该光源球的表面开有圆形出光孔，光源球球壳的直径为圆形出光孔直径的4～7倍，本实施例中，该光源球的球体直径为500mm，出光孔处的直径为100mm。

灯具，其安装于该光源球内，且与出光孔在同一直径上，灯具优选氙气灯，在光源球的底部安装至少两个氙气灯，且氙气灯中的一部分具有第一功率，另一部分具有不同于第一功率的其他功率，安装时将所有功率相同的氙气灯通过钢丝等材料捆绑在一起(如图2所示)，然后紧凑的安装于光源球的底部，氙气灯内部充满了包括氙气在内的惰性气体混合物，没有灯丝，而是利用气体高压放电发光的原理进行发光，其详细的发光原理为：在抗紫外线水晶石英玻璃管内，以多种化学气体充填，其中大部份为氙气、碘化物等，经过高压震幅激发石英管内的氙气电子游离，在两电极之间产生光源，进行气体放电。由氙气所产生的白色超强电弧光，类似白昼的太阳光芒，氙气灯工作时所需的电流量仅为3.5a，亮度却是传统卤素灯泡的三倍，而且使用寿命是传统卤素灯泡10倍以上。本实施例中，在球壳内放置3盏150w和3盏100w的氙气灯(如图2所示)，每个氙气灯由一个开关控制，在实际应用过程中，根据亮度的需要选择性开启氙气灯，当全开时使用光度计测得积分球出光口处的光照度为27wlux，计算得出光口处通光量为2100lm。

挡板，其为设置于氙气灯和出光孔之间的圆形薄板，防止光线不经反射直接从出光孔射出，该挡板上同样涂有高反射率的涂料，且该挡板能够完全覆盖所有氙气灯，使所有氙气灯发出的光均不能直接由出光口射出(如图3所示)。

由图4和5可知，该装置除了上述光源球，还包括电源、第一变压器、第二变压器、第一固定框架、第二固定框架、开关及板车，其中：

第一固定框架和第二固定框架为由铝合金材料制成的方形构架，通过角连接件连接，其包含若干电工板，用于固定电源、开关等电器元件。

第一变压器，其可使电压升高。

第二变压器，其可将直流电转变为交流电。

开关，其个数和光源球中的氙气灯个数相同，用于控制光源球中氙气灯的开和关。

电源，其可以为220v的交流电，或者，为适应野外无电情况配置的便携式移动直流电源，当工作电压为直流电时，首先需要通过第一变压器将原12v的直流电压瞬间升高至23000v，利用此高压激发氙气灯内的氙气电子游离，在两极之间发出强光，光线在球壳内经过多次反射后由出光孔射出。当电源采用220v的交流电时，首先需要通过第二变压器将220v的交流电转变为12v直流电，再经第一变压器变压为23000v后供光源球使用。本实施例中，移动电源优选动力型锂电池。锂电池是20世纪开发成功的新型高能电池，该电池的负极为金属锂，正极为mno2，socl2，(cfx)n等，70年代开始逐步被使用，因其具有能量高、电压高、工作温度范围宽，储电能力强、寿命长等优点，被广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机等，大容量的锂电池已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天等方面得到应用，锂电池工作温度范围宽，低温性能好，可在-20℃～+55℃之间工作，尤其适合低温使用，因此本发明优选输出电压为12v的锂电池作为移动式电源，该电源可拆卸地安装于第二固定框架的底部。

在本实施例中，光源球和第一变压器固定于第一固定框架内(如图4所示)，光源球一般设置于第一固定框架的中央区域，为防止积分球旋转，该第一固定框架还包括旋转固定板，该旋转固定板设置在第一固定框架的的中心区域，其中心为圆形孔，圆形孔的直径小于等于光源球球壳的直径，光源球固定于圆形孔内。第一变压器设置于第一固定框架的底面上。第二变压器、开关固定于该第二固定框架内(如图5所示)，电源可移动的固定于第二固定框架，根据需要该第一固定框架和第二固定框架设置适量电工板，用于固定上述电器元件。

图6示意性示出了本公开实施例中板车部分示意图，如图6所示，该板车设置有支架和车轮，第一固定框架和第二固定框架并列布置于板车支架上，可采用拖车或手动方式实现装置的短距离移动。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开光源发射装置有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种光源发射装置，该系统可以发射均一稳定光线，可作为低照度遥感载荷地基定标时定标光源。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。