基于无人机的热带森林高分辨率遥感影像数据采集装置的制作方法

本实用新型属于林业资源调研技术领域，具体涉及一种基于无人机的热带森林高分辨率遥感影像数据采集装置。

背景技术：

热带森林的动态变化具有时间跨度大和空间尺度大两个特点，这些特点往往会对林业管理和研究造成重重困难。常规航空摄影测量、地面人工测量等方法都可以很精确的获取到目标数据，但这些常规测量方法效率低，人力、物力消耗大，而且不适用于林业大尺度建模。近年来，随着无人机的发展，出现了许多无人机搭载着各类采集设备进行低空扫描作业，具有自动化程度高、测量方便、数据生产用时短等诸多优势，在林业等许多领域中已被广泛使用。由于热带森林环境条件比较复杂，普通的无人机采集设备无法穿透热带森林的高密度林冠，使用比较局限；而且对于操作人员来说，操作难度较大，在降落时更是容易发生雷达类设备碰撞损坏的问题。为此，研发一种能够解决上述问题的基于无人机的热带森林高分辨率遥感影像数据采集装置是非常必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于无人机的热带森林高分辨率遥感影像数据采集装置。

本实用新型的目的是这样实现的，包括无人机本体1，所述的无人机本体1底部设有挂载架2，挂载架2挂载有高清摄像机3以及雷达安装箱4，所述的雷达安装箱4内中部设有隔板5，将箱内分成上下两层空间，上层空间设有极化干涉合成孔径雷达主机6，上层空间顶部固设有竖直朝下的电动伸缩杆7，且电动伸缩杆7穿过隔板5与位于下层空间内的升降支架8连接，升降支架8底部设有天线安装架9，天线安装架9底部安装有双极化天线10，双极化天线10与极化干涉合成孔径雷达主机6电连接，所述的雷达安装箱4底部设有门洞，门洞内设有对开式弹簧门11，所述的升降支架8两侧分别设有竖直顶杆12，竖直顶杆12的下端分别与对开式弹簧门11的门扇相对应，竖直顶杆12的下端所处的水平位置低于双极化天线10所处的水平位置。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过无人机挂载高清摄像机以及极化干涉合成孔径雷达，实现了高清摄像以及合成孔径雷达扫描功能；本实用新型的双极化天线具有升降功能，无人机本体起飞后，可将双极化天线从雷达安装箱中伸出，保障天线正常工作；而无人机本体回收降落时，可将双极化天线收回雷达安装箱内，起到保护天线以及雷达主机的作用，特别适合热带森林调研工作使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为雷达安装箱的内部结构示意图；

图3为图2中双极化天线伸出雷达安装箱的使用状态结构示意图；

图4为极化干涉合成孔径雷达主机框图；

图5为样地采集轨迹示意图；

图中：1-无人机本体，2-挂载架，3-高清摄像机，4-雷达安装箱，5-隔板，6-极化干涉合成孔径雷达主机，7-电动伸缩杆，8-升降支架，9-天线安装架，10-双极化天线，11-对开式弹簧门，12-竖直顶杆，13-加强伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。

如附图1~图5所示本实用新型包括无人机本体1，所述的无人机本体1底部设有挂载架2，挂载架2挂载有高清摄像机3以及雷达安装箱4，所述的雷达安装箱4内中部设有隔板5，将箱内分成上下两层空间，上层空间设有极化干涉合成孔径雷达主机6，上层空间顶部固设有竖直朝下的电动伸缩杆7，且电动伸缩杆7穿过隔板5与位于下层空间内的升降支架8连接，升降支架8底部设有天线安装架9，天线安装架9底部安装有双极化天线10，双极化天线10与极化干涉合成孔径雷达主机6电连接，所述的雷达安装箱4底部设有门洞，门洞内设有对开式弹簧门11，所述的升降支架8两侧分别设有竖直顶杆12，竖直顶杆12的下端分别与对开式弹簧门11的门扇相对应，竖直顶杆12的下端所处的水平位置低于双极化天线10所处的水平位置；其中，高清摄像机3拍摄的画面数据以及极化干涉合成孔径雷达主机6存储的数据，分别经无人机的处理中心、通信模块，传输至地面指挥控制台。

优选地，所述的高清摄像机3可见光成像分辨率≤30cm。

优选地，所述的无人机本体1为四轴飞行器，型号为大疆经纬m600pro。

优选地，所述的上层空间顶部固设有加强伸缩杆13，加强伸缩杆13位于电动伸缩杆7两侧，加强伸缩杆13下端穿过隔板5与位于升降支架8连接。

优选地，所述的天线安装架9的端部与竖直顶杆12杆体固结。

优选地，还包括与电动伸缩杆7电连接的电动伸缩杆控制器。

优选地，所述的极化干涉合成孔径雷达主机6包括：

接收机，与馈线组件相连，用于接收并存储双极化天线收到的回波信号；

发射机，与馈线组件相连，用于产生以及功率放大发射信号；

馈线组件，与双极化天线相连，用于传递发射信号、回波信号以及切换双极化天线的水平极化天线发射模式、垂直极化天线发射模式；

所述的双极化天线，用于向外界发射或接收信号。

优选地，所述的接收机包括：

数据采集模块，与接收通道一和接收通道二相连，用于存储回波信号；

接收通道一，与馈线组件相连，用于接收回波信号；

接收通道二，与馈线组件相连，用于接收回波信号。

优选地，所述的发射机包括：

波形产生模块，与倍频器相连，用于产生激励信号；

频率源，与倍频器相连，用于产生基准频率；

倍频器，与发射组件相连，用于放大信号频率；

发射组件，与馈线组件相连，用于放大信号功率以及通过馈线组件向双极化天线传输信号。

优选地，所述的馈线组件包括：

极化开关，与发射机相连，切换双极化天线的水平极化天线发射模式、垂直极化天线发射模式；

环形器一，分别与极化开关、双极化天线中的水平极化天线相连，用于传递信号；

环形器二，分别与极化开关、双极化天线中的垂直极化天线相连，用于传递信号；

优选地，所述的双极化天线包括：

水平极化天线，用于发射信号以及接收hh、hv极化方式的回波信号；

垂直极化天线，用于发射信号以及接收vv、vh极化方式的回波信号。

优选地，所述的接收机、发射机同时集成于采用c波段的固态组件，发射机和接收机采用能工作在c波段的固态组件方式，具有电压低、体积小、可靠性的优点；使用微波单片集成电路（mmic），当前mmic采用新的模块化设计方法，将固态的收发模块中的有源器件（包括线性放大器、低噪放大器、饱和放大器或有源开关等）以及无源器件（电阻、电容、电感、二极管和传输线等）集成到一块半导体基片上，从而大大提高了固态收发模块的技术性能，使成品一致性好，尺寸小，重量轻。

优选地，本装置飞行速度为10m/s的速度，采样时间为20s，发射信号为c波段下产生的150mhz带宽雷达信号，飞行高度为m。

本实用新型的工作原理和工作过程：本装置通过无人机本体1起飞后，先控制电动伸缩杆7伸长，使升降支架8下降，下降过程中，竖直顶杆12将对开式弹簧门11的门扇顶开，使双极化天线10下降并从对开式弹簧门11伸出，即可低空飞行采集数据；

当极化干涉合成孔径雷达主机6接收到控制指令即进入工作模式，频率源产生基准频率，并由波形产生模块产生发射激励信号，再经功率放大后，经环形器送入双极化天线辐射；雷达回波信号经双极化天线接收后通过环形器送入接收机，接收机将回波数据送入数据采集模块存储记录；当前极化开关选择水平极化天线发射（h），接收通道一、接收通道二同时打开，这样即可得到hh和hv的数据；然后，重复以上过程，极化开关选择垂直极化天线发射（v），接收通道一、接收通道二同时打开，获得vv、vh的数据；这样就能获得全极化数据。

下面结合实施例1对本实用新型作进一步说明。

实施例1

设定飞行速度为10m/s的速度，采样时间为20s，建立200x200m的目标热带森林无人机样地；为保证测量数据准确率，为保证合成孔径雷达分辨率在1m内，发射信号为c波段下产生的150mhz带宽雷达信号，飞行高度为500m；将本装置于样地边角起飞点开始起飞，待本装置升空后，先控制电动伸缩杆7，将双极化天线10从雷达安装箱4底部伸出；然后以蛇形飞行采集轨迹对目标样地进行采集，采集完成后，回收本装置。