一种基于无人机的多角度地表光谱自动测量系统及方法与流程

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一种基于无人机的多角度地表光谱自动测量系统及方法与流程
本发明涉及一种基于多旋翼无人机的多角度地表光谱自动测量系统及方法,用于遥感器场地定标及真实性检验等的野外地物光谱自动化快速测量。

背景技术:
长期以来,进行卫星传感器野外星地同步定标时,定标场的地物光谱测量都是采用人工背负光谱测量仪器跑场测量的方式,这种方式不仅测量时间较长,而且劳动强度较大。而卫星过境时间极短,只有在尽可能短的时间内完成整个场地的测量,才能真正实现“星地同步”。为提高场地光谱测量效率,本发明将光谱测量仪搭载在旋翼无人机上进行场地反射特性的测量。近年来,随着无人机技术飞速发展,多旋翼无人机广泛应用于航空摄影、测绘遥感、电力巡检、空中检测、石油管道巡检、空中护林、空中安防、喷洒农药等领域。多旋翼无人机具有航线和航点规划和自主飞行、航点自动悬停、航点自动拍照等功能,将这些技术有效应用于地物光谱测量,可以实现地物光谱的全自动化的测量,极大地提高了光谱测量效率。同时,根据光谱测量自身特点要求,设计了光谱测量云台,主要实现两种功能:一是保证光谱仪光纤探头在测量过程中始终垂直向下;二是将小型测量参考板集成到云台上,使参考板始终保持水平,并根据需要随时控制参考板移动到光谱仪光纤探头下,进行参考板测量。

技术实现要素:
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供了一种基于多旋翼无人机的多角度地表光谱自动测量系统及方法。本发明的技术解决方案是:一种基于无人机的多角度地表光谱自动测量系统,包括:无人机、光谱云台、光谱仪、GPS和触发装置;无人机又包括飞控系统;光谱仪固定安装在无人机底部,光谱云台安装在光谱仪侧面,用于保证无人机飞行过程中光纤探头始终竖直向下或者与竖直方向保持固定夹角;触发装置安装在光谱仪的测量开关上,根据飞控系统的指令,触发装置对测量开关进行触发,令光谱仪工作;GPS装在无人机上,用于无人机的定位和导航。所述光谱云台包括翻滚控制舵机、俯仰控制舵机、白板控制舵机、姿态传感器、白板、光纤插孔、安装架、第一连接件、第二连接件和第三连接件;安装架的顶部固定在光谱仪侧面上,安装架的底部悬空,翻滚控制舵机安装在安装架的底部,俯仰控制舵机通过第一连接件与翻滚控制舵机连接,白板控制舵机安装在第二连接件的一端,姿态传感器和光纤插孔安装在第二连接件的另一端,第二连接件的中间部位与俯仰控制舵机连接在一起,白板控制舵机通过第三连接件与白板连接;光谱仪上引出的光纤探头固定在光纤插孔上,用于测量地表光谱;光纤插孔可在第二连接件上进行测量角度调整。翻滚控制舵机用于控制光纤探头在垂直于无人机飞行方向的平面上的姿态;俯仰控制舵机用于控制光纤探头在无人机飞行方向上的俯仰姿态;白板控制舵机用于控制白板位于光纤探头下方或者与光纤探头位置错开;姿态传感器用于测量实时姿态。所述光纤探头实现0-360度方位角和0-60度观测角的方向性测量。所述光纤探头实现0-360度方位角和0-60度观测角的方向性测量,具体为:(a)计算飞行悬停航点:将方位角0-360按预设角度间隔进行均匀划分,将观测角度0-60度按预设角度间隔进行均匀划分,给定测量原点的经纬度坐标,根据飞行高度、测量角度,计算围绕测量原点360度方位角的各测量点的经纬度坐标;(b)规划无人机的飞行路线并进行测量:无人机在设定高度从测量原点飞到方位角的某测量点的坐标位置进行悬停测量,然后返回测量原点,接着飞向下一个方位角的测量点进行测量,然后返回测量原点,依此类推,直...
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