目标特性多角度全自动观测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种目标特性多角度全自动观测系统。该系统包括：底架，呈“Y”字形结构，包括：主架及前伸的左侧架、右侧架；支撑架，呈倒“L”字形结构，其底部固定于底架的中心，其顶部沿平行于底架所在平面，向左侧架和右侧架的角平分线方向延伸；旋转臂，固定于支撑架的顶部，包括：若干段可控旋转臂及探头架，光谱仪的光纤探头安装于探头架上；以及控制系统，用于控制旋转臂旋转至预设位置后，命令光谱仪进行数据采集。本发明中，支撑底座采用Y型前伸支撑，保证系统的重心位于三个支撑点中心，系统更加稳固，同时Y型底座的两个斜向前伸的支架也避开了测量中心区域，避免了测量时支架阴影对待测目标的遮挡。
【专利说明】目标特性多角度全自动观测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及遥感观测【技术领域】，特别是一种目标特性多角度全自动观测系统。
【背景技术】
[0002]地面目标特性测量是遥感载荷定标及遥感产品真实性检验工作中必不可少的环节。此类工作中，往往会尽量选择均匀且各向特性相同的目标作为地面参考目标。但是，即使经过精心选择的地面目标也无法保证各向特征完全一致。另一方面，在某些特殊应用中会不可避免的使用到各向特性差异较大的目标物。此时就需要对目标进行多角度特性测量来建立目标的二向反射分布函数。为此国内外相关研究人员相继发明了多种用于目标特性多角度测量的系统。
[0003]参考文件I (专利申请号:200910243719.7)提供了一种移动多角度观测平台及使用其的观测方法。此移动多角度观测平台的具体结构如图1所示，其主要包括:用于移动和支撑的三轮底盘(10);高度可调且用于支撑的倾斜主梁(I);长度可调的水平面旋转大臂
(2);长度可调的竖直平面旋转测量臂(3);长度可调的参考盘托架(11)。在利用该移动多角度观测平台进行观测时，探头(13)固定在竖直平面旋转测量臂顶端，利用三轮底盘将系统移动到目标附近，利用倾斜主梁调节合适测量高度，通过电机(5)控制两个测量臂的旋转来完成方位角、天顶角的定位，利用参考板托架放置参考板(12)实现太阳光谱测量。
[0004]然而， 申请人:发现上述的移动多角度观测平台及使用其的感测方法存在如下缺陷:
[0005](I)为了避免支架阴影对测量区域的遮挡，采用测量臂斜向前伸的结构，此结构中各旋转臂的重量全部作用于斜向主梁前端，长期使用中导致主梁容易弯曲形变；
[0006](2)测量臂前伸的结构致使系统的重心过于靠前，旋转臂运动过程中系统容易产生晃动。各旋转臂在旋转中在某角度停顿测量时，由于支撑斜向主梁机械结构不稳，导致测量臂极难稳定(或需要较长的停顿时间才能稳定)，导致观测目标位置发生变化，观测位置精度不确定性问题，从而极易导致系统观测的并不是同一个目标的多角度特性；
[0007](3)上述观测平台未将光谱仪等测量设备的控制机制整合进整个系统。实际测量过程中，实验人员需要在多角度架完成每次角度定位后手动操作光谱仪等设备进行数据采集。多角度数据采集过程涉及到天顶角、方位角的多种组合，通常包含数量巨大的采集点序列，这使得整个过程费时费力、易产生差错；
[0008](4)由于测量过程本身耗时较长，随着时间的推移，太阳位置会不断变化。如果每次让多角度架旋转固定角度，实际的方位角改变并非固定值。这会造成所采集的数据点角度分布不够均匀，且容易造成相对方位角的记录出现误差，不利于后续数据处理及BRDF模型的建立；
[0009](5)上述观测平台虽然安装有轮子使得设备在同一场地不同目标间近距离移动比较方便，但其整体结构庞大，不便于不同测量场地间远距离转移。
【发明内容】
[0010](一)要解决的技术问题
[0011]为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种目标特性多角度全自动观测系统。
[0012](二)技术方案
[0013]根据本发明的一个方面，提供了一种目标特性多角度全自动观测系统。该系统包括:底架，呈“Y”字形结构，包括:主架及前伸的左侧架、右侧架；支撑架，呈倒“L”字形结构，其底部固定于底架的中心，其顶部沿平行于底架所在平面，向左侧架和右侧架的角平分线方向延伸；旋转臂，固定于支撑架(2)的顶部，包括:若干段可控旋转臂及探头架，光谱仪的光纤探头安装于探头架上；以及控制系统，用于控制旋转臂旋转至预设位置后，命令光谱仪进行数据采集。
[0014](三)有益效果
[0015]从上述技术方案可以看出，本发明目标特性多角度全自动观测系统具有以下有益效果:
[0016](I)支撑底座采用Y型前伸支撑，保证系统的重心位于三个支撑点中心，系统更加稳固，同时Y型底座的两个斜向前伸的支架也很好的避开了测量中心区域，避免了测量时支架阴影对待测目标的遮挡；
[0017](2)主支撑架采用垂直水平梁加斜向支撑结构，具有很好的支撑强度；
[0018](3)实现了多角度架和测量设备(如光谱仪)的联合自动控制，并且在“控制中心-多角度架”、“控制中心-测量设备”之间建立了 “控制-反馈”闭环通道，此方案不仅解决了现有设备无法自动测量数据的问题，还实现了运行过程中多角度架旋转臂位置及光谱仪测量结果反馈，确保整个测量流程准确无误。因此极大的减少了操作人员的工作负担，并且从根源上避免了现有方案可能出现的数据记录缺失、测量数据与角度信息对应混乱的问题；
[0019](4)考虑了观测期间太阳位置不断变化的问题，可利用GPS和数字罗盘组件实时采集的经纬度及方位角信息计算实时太阳方位角和旋转臂位移修正量，用这种方法获取的数据序列角度参数误差明显减小、角度采样间隔均匀，有效提高了所测量数据的精准度；
[0020](5)左侧架、右侧架和主架之间；主架和垂直支撑架之间；垂直支撑架和水平支撑架之间；水平支撑架和第二伺服电机之间，均采用内外轴嵌套加卡扣方式连接。所有部件，包括:左侧架、右侧架、主架、垂直支撑架、水平支撑架、支撑斜杆、方位角旋转臂(最短时)、天顶角旋转臂(最短时)、参考板支撑架(最短时)的长度均小于一米。此项设计使得本设备拆卸组装极为方便，可由两人在十五分钟内完成拆装，便于长途运输及野外测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为现有技术移动多角度观测平台的结构示意图；
[0022]图2为根据本发明实施例的目标特性多角度全自动观测系统的结构示意图；
[0023]图3为根据本发明实施例的目标特性多角度全自动观测系统中伺服电机的工作原理示意图；
[0024]图4为根据本发明实施例的目标特性多角度全自动观测系统中控制系统对其他部件进行控制以进行测量的示意图；
[0025]图5为本发明实施例目标特性多角度全自动观测系统中各方位角关系的俯视图；
[0026]图6为本发明实施例目标特性多角度全自动观测系统中控制系统对各部件进行控制以进行测量的流程图。
[0027]【本发明主要元件符号说明】[0028]1-底架；2-支撑架；
[0029]3-旋转臂；4-光谱仪；
[0030]5-配电箱；6-控制系统；
[0031]7-主架；8-左侧架；
[0032]9-右侧架；10-支撑轮；
[0033]11-支撑腿；12-支撑调节手轮，
[0034]13-参考板支撑架；14-第一伺服电机
[0035]15-垂直支撑架； 16-水平支撑架；
[0036]17-支撑斜杆；18-光谱仪挂钩
[0037]19-GPS模块；20-数字罗盘模块
[0038]21-方位角旋转臂；22-天顶角旋转臂
[0039]23-第二伺服电机；24-第三伺服电机；
[0040]25-伺服电机驱动箱；26-控制终端。
【具体实施方式】
[0041]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。
[0042]需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下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。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
[0043]在本发明的一个示例性实施例中，提出了一种目标特性多角度全自动观测系统。如图2所示，该目标特性多角度全自动观测系统包括:底架1、支撑架2、旋转臂3、光谱仪4、配电箱5、控制系统6等六部分组成。
[0044]底架I
[0045]底架I呈“Y”字形结构，包括:主架7及前伸的左侧架8、右侧架9。便于野外移动。在支撑轮10的内侧，主架7、左侧架8、右侧架9均装有支撑腿11和支撑调节手轮12，通过调节支撑调节手轮12可以调节支撑腿11的高度，从而实现到达预定观测地点后的系统支撑及水平调整。
[0046]第一伺服电机14固定于左侧支架8上，其转轴垂直于水平面。参考板支撑架13呈顺时针旋转90°的“L”字型，其一端与伺服电机14的转轴相连接，另一端安装参考板。第一伺服电机14工作时将带动参考板支撑架13绕转轴方向旋转完成参考板的位置移动。当然，该第一旋转电机14也可以固定于右侧架9上，其设置方式与此类似，不再重述。
[0047]本实施例中，底架I采用Y型前伸支撑，保证系统的重心位于三个支撑点中心，系统更加稳固，同时Y型底架I的两个斜向前伸的支架也很好的避开了测量中心区域，避免了测量时支架阴影对待测目标的遮挡。
[0048]此外，底架I采用可拆卸设计，组件之间均采用内外轴嵌套加卡扣方式连接，且各部件长度均控制在一米左右，其最大长度小于1.5米。此项设计使得本设备拆卸组装极为方便，可由两人在十五分钟内完成拆装，便于长途运输及野外测量。各部件之间采用内外轴嵌套加卡扣方式连接固定，稳定牢靠便于拆装。
[0049]支撑架2
[0050]支撑架2，整体上呈“L”字形，包括:垂直支撑架15、水平支撑架16、支撑斜杆17，各部件之间采用内外轴嵌套加卡扣方式连接固定，用于固定GPS模块、数字罗盘模块、光谱仪和旋转臂3。支撑架2与底架I之间采用内外轴嵌套辅以齿轮、齿条咬合方式连接。
[0051]垂直支撑架15的一端固定在底架I的中心上，垂直于Y字形底架I所处的平面向向上延伸。在垂直支撑架15的中段，装有高度调节手轮2，用于调节整个垂直支撑架15的升降。
[0052]水平支撑架16固定于垂直支撑架15远离底架I的另一端，沿平行于Y字形底架I所处的平面的方向延伸，其在底架I所处的平面的投影与左侧架8和右侧架9的角平分线重合。水平支撑架16上装有用于采集经纬度数据的GPS模块19和用于采集方位数据的数字罗盘模块20。此外，在水平支撑架16的内侧，还设置光谱仪挂钩18，用于安装光谱仪主体部分4。
[0053]支撑斜杆17的一端固定于垂直支撑架15上,另一端固定于水平支撑架16上,形成三角稳定结构，来支撑水平支撑架16。由于支撑架2采用垂直水平梁加斜向支撑结构，具有很好的支撑强度。
[0054]此外，支撑架2采用可拆卸设计，组件之间均采用内外轴嵌套加卡扣方式连接，且各部件长度均控制在一米左右。此项设计使得本设备拆卸组装极为方便，可由两人在十五分钟内完成拆装，便于长途运输及野外测量。
[0055]旋转臂3
[0056]旋转臂3由方位角旋转臂21、天顶角旋转臂22、探头架25、第二伺服电机23和第三伺服电机24组合构成，用于安装光谱仪光纤探头。方位角旋转臂21、天顶角旋转臂22均由内臂外臂嵌套组成，内外臂可伸缩，通过调节整体长度以控制旋转半径。
[0057]第二伺服电机23固定在水平支撑架末端，其转轴垂直于水平面。方位角旋转臂21连接第二伺服电机23的转轴上，并与该转轴错开预设角度。在第二伺服电机23的带动下，方位角旋转臂21可沿第二伺服电机23转轴所确定的锥形面旋转，从而完成方位角定位。方位角旋转臂21由第二伺服电机23精确控制旋转角度，其旋转范围O?360°。
[0058]第三伺服电机24固定在方位角旋转臂21末端，其转轴平行于水平面。天顶角旋转臂22连接第三伺服电机24的转轴，并与该转轴错开预设角度。在第三伺服电机24的带动下，天顶角旋转臂22可沿第三伺服电机24转轴所确定的锥形面旋转，从而完成天顶角定位。天顶角旋转臂22由第三伺服电机24精确控制旋转角度，其旋转范围O?90°。
[0059]探头架25安装于所述天顶角旋转臂22上远端，用于固定光谱仪的光纤探头。[0060]为了方便理解，以下对伺服电机的工作情况进行说明。如图3所示，其固定于一端，其另一端与各旋转臂6刚性连接，利用其本身的转动带动各旋转臂同步运动并实现角度定位。
[0061]伺服电机2负责直接控制各个旋臂的转动及定位、伺服电机2与控制系统6之间存在闭环控制连接，能够接收、并执行控制系统6发送的转动指令并反馈执行指令后的实际位置状态。
[0062]此外，旋转臂3采用可拆卸设计，组件之间均采用内外轴嵌套加卡扣方式连接，且各部件长度均控制在一米左右。此项设计使得本设备拆卸组装极为方便，可由两人在十五分钟内完成拆装，便于长途运输及野外测量。
[0063]配电箱5及控制系统6
[0064]由于本实施例中大部分的测量部件的重心均落在左侧架8和右侧架9之间，为了平衡系统配重，将配电箱5、控制系统6固定在主架7后端，如图2所示。
[0065]配电箱5，用于为控制系统6提供驱动电压。
[0066]控制系统由伺服电机驱动箱25、控制终端26组成，用于实现各机械部件控制、全自动测量及测量过程中角度修正，控制方案中所涉及设备及连接关系见图4。如图4所示，控制终端I是整个控制系统的核心，负责各个设备之间的连接及整个测量流程的控制。控制终端I上部署有控制系统软件，提供参数设置人机界面、测量流程判断及控制、方位角修正、指令分发、反馈数据接收、日志保存等功能。
[0067]控制终端26与伺服电机驱动箱25采用USB线缆连接，伺服电机驱动箱25与第一伺服电机14、第二伺服电机23和第三伺服电机24采用控制电缆连接。控制终端26与光谱仪主体4、GPS模块19、数字罗盘模块20采用USB线缆或蓝牙无线连接。
[0068]光谱仪5主要用于目标光谱数据采集，光谱仪5与控制终端I之间存在闭环控制连接，能够接收控制终端I发送的数据采集指令，并向控制终端I反馈数据采集结果状态及数据文件保存路径。
[0069]本实施例中，控制终端包括:接收模块，用于接收用户输入的角度范围、角度变化步长；测量点方位角计算模块，用于按照测量范围及步长计算出所有测量点方位角序列；测量指令发送模块，用于对于每一测量点，获取该测量点的方位角；利用当前经纬度、设备朝向信息对该方位角进行校正；按照校正后的测量点方位角向伺服电机控制箱发送指令，控制第二伺服电机和第三伺服电机的转动角度，使光谱仪的测量探头到达指定位置；向光谱仪发送目标测量指令；以及数据接收模块，用于接收并记录光谱仪返回的数据。其中，测量指令发送模块采用以下公式对当前测量点的方位角进行校正:
[0070]Q1=B 2-A2+A3_90
[0071]其中，θ ?为校正后的测量点方位角；Θ 2为校正前的测量点方位角；A2为设备朝向角；A3为由当前经纬度结合日地模型计算的太阳方位角。
[0072]此外，上述的测量指令发送模块，还用于向伺服电机控制箱板发送指令，控制第一伺服电机的转动角度，使参考板移动至测量中心；向光谱仪发送测量指令；以及数据接收模块，用于接收并记录由光谱仪返回的参考光谱，该参考光谱用于测量点测量时作为入射能量参考。
[0073]图6为本发明实施例目标特性多角度全自动观测系统中控制系统对各部件进行控制以进行测量的流程图。如图6所示，该控制流程包括:
[0074]步骤S502，测量开始；
[0075]步骤S504，接收用户输入的角度范围、角度变化步长等初始化信息；
[0076]步骤S506，按照测量范围及步长计算出所有测量点方位角序列；
[0077]步骤S508，是否需要参考板测量？如果是，执行步骤S510，否则，执行步骤S512 ；
[0078]步骤S510，进行参考板测量，获得参考光谱，该参考光谱用于测量点测量时作为入射能量参考；
[0079]参考板测量在初始点必须进行，随后按固定时间间隔(例如IOmin)测量。该测量参考板的步骤又可以分为:
[0080]子步骤S510a，发送伺服电机控制指令控制天顶角旋转臂回归零位、参考板支撑架移动至测量中心；
[0081]子步骤S510b，发送参考板测量指令给光谱仪，由光谱仪测量并暂存参考光谱，之后，返回测量动作正常完成的信号；
[0082]子步骤S510C，发送伺服电机控制指令控制参考板支架回到初始位置；
[0083]步骤S512，获取测量点的方位角；
[0084]步骤S514，利用当前经纬度、授时信息、设备朝向信息对当前测量点的观测方位角进行校正；
[0085]本实施例中，可利用数字罗盘4所测数据精确获得设备朝向角A2,利用GPS模块获得的数据结合日地模型实时计算太阳方位角A3 (计算方法参考文献:《天文学新概论》，苏宜编著，华中理工大学出版社，第52页)。因此，对于所需的相对观测方位角θ2，控制系统可根据上述信息实时计算出方位角旋转臂所需的相对转动量Θ i，实现观测方位角实时修正。用这种方法获取的数据序列角度参数误差明显减小、角度采样间隔均匀，有效提高了所测量数据的精准度。解决了上述发明测量时观测目标定位精度不准确问题。
[0086]图6为本发明实施例目标特性多角度全自动观测系统中各方位角关系的俯视图，其中相对观测方位角:
[0087]Θ 2 = A4-A3(I)
[0088]上式中A4为观测方位角，本实施例的机械结构设计保证了观测方位A4与方位角旋转臂朝向A1垂直，因此:
[0089]Θ 2 = A!+90-A3(2)
[0090]方位角旋转臂朝向初始位置与设备朝向一致，利用伺服电机控制其相对转动Θ i后到达所需方位角，有:
[0091 ] Θ 2 = A2+ Θ !+QO-A3(3)
[0092]Θ: = Θ 2—A2+A3_90(4)
[0093]步骤S516，按照校正后的测量点方位角发送指令，命令第二伺服电机、第三伺服电机旋转，使光谱仪的测量探头到达指定位置；
[0094]步骤S518，发送目标测量指令给光谱仪；
[0095]步骤S520,接收并记录光谱仪数据；
[0096]步骤S522，判断是否完成全部位置测量？如果是，执行步骤S524，否则，执行步骤508 ；[0097]步骤S524，测量结束。
[0098]本实施例目标特性多角度全自动观测系统中实现了多角度架光谱仪的联合自动控制，并且在“控制终端-多角度架”、“控制终端-光谱仪”之间建立了 “控制-反馈”闭环通道，此方案不仅解决了现有设备无法自动测量数据的问题，还实现了运行过程中多角度架旋转臂位置及光谱仪测量结果反馈，确保整个测量流程准确无误。因此极大的减少了操作人员的工作负担，并且从根源上避免了现有方案可能出现的数据记录缺失、测量数据与角度信息对应混乱的问题。
[0099]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。
【权利要求】
1.一种目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，包括: 底架(1)，呈“Y”字形结构，包括:主架(7)及前伸的左侧架⑶、右侧架(9)； 支撑架(2)，呈倒“L”字形结构，其底部固定于所述底架的中心，其顶部沿平行于所述底架(1)所在平面，向左侧架(8)和右侧架(9)的角平分线方向延伸； 旋转臂(3)，固定于所述支撑架(2)的顶部，包括:若干段可控旋转臂及探头架，光谱仪的光纤探头安装于所述探头架上；以及 控制系统(6)，用于控制所述旋转臂(3)旋转至预设位置后，命令所述光谱仪进行数据米集。
2.根据权利要求1所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述支撑架(2)包括: 垂直支撑架(15)，其一端固定在底架(1)的中心，另一端垂直于Y字形底架(1)所处的平面向向上延伸； 水平支撑架(16)，其一端固定于垂直支撑架(15)，另一端沿平行于底架(1)所处的平面的方向延伸，其在底架(1)所处的平面的投影与左侧架(8)和右侧架(9)的角平分线重合；以及 支撑斜杆(17)，其一端固定于垂直支撑架(15)上，另一端固定于水平支撑架(16)上，形成三角稳定结构，用于支撑水平支撑架(16)。
3.根据权利要去2所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述旋转臂(3)包括:` 第二伺服电机(23)，固定在水平支撑架(16)末端，其转轴垂直于水平面； 方位角旋转臂(21)，其一端连接第二伺服电机(23)的转轴，并与该转轴错开预设角度，用于完成方位角定位； 第三伺服电机(24)，固定在所述方位角旋转臂(21)末端，其转轴平行于水平面；以及天顶角旋转臂(22)，其连接第三伺服电机(24)的转轴，并与该转轴错开预设角度，用于完成天顶角定位。
4.根据权利要求3所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，还包括: 第一伺服电机(14)，固定于所述左侧架(8)或右侧架(9)上，其转轴垂直于底架(1)所述的平面；以及 参考板支撑架(13)，呈顺时针旋转90°的“L”字形结构，其一端与第一伺服电机(14)的转轴相连接，另一端安装参考板。
5.根据权利要求4所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述方位角旋转臂(21)、天顶角旋转臂(22)和参考板支撑架(13)均采用内外臂嵌套的可伸缩方式，其长度均小于1.5米。
6.根据权利要求4所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于: 所述左侧架(8)、右侧架(9)、主架(7)、垂直支撑架(15)、水平支撑架(16)、支撑斜杆(17)的长度均小于1.5米；以及 所述左侧架(8)、右侧架(9)和主架(7)之间；主架(7)和垂直支撑架(15)之间；垂直支撑架(15)和水平支撑架(16)之间；水平支撑架(16)和第二伺服电机(23)之间，均采用内外轴嵌套加卡扣方式连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述底架(1)中，主架(7)、左侧架(8)、右侧架(9)的远端部均装有支撑轮(10)。
8.根据权利要求7所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述底架(1)中，所述主架(7)、左侧架(8)、右侧架(9)均装有支撑腿(11)和支撑调节手轮(12)，通过调节支撑调节手轮(12)可调节支撑腿(11)的高度。
9.根据权利要求4所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，还包括: GPS模块(19)，用于采集测量地的经纬度信息； 数字罗盘模块(20)，用于采集设备朝向信息；以及 所述控制系统(6)，通过有线或无线方式与所述GPS模块(19)和数字罗盘模块(20)相连接，用于利用测量地的经纬度信息和设备朝向信息，结合日地模型，计算太阳方位角，对测量角度参数进行校正。
10.根据权利要求9所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于， 所述光谱仪主体(4)，安装于水平支撑架(16)内侧的挂钩上；以及 所述GPS模块(19)和数字罗盘模块(20)，安装于所述水平支撑架(16)的上表面。
11.根据权利要求10所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述控制系统包括: 伺服电机控制箱(25),用于控制第一伺服电机(14)、第二伺服电机(23)和第三伺服电机(24)的转动角度；以及 控制终端(I)，用于通过伺服电机控制箱控制第一伺服电机(14)、第二伺服电机(23)和第三伺服电机(24)的旋转角度，使参考板、光谱仪的光纤探头移至预设位置，命令光谱仪完成目标光谱数据采集。
12.根据权利要求11所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述光谱仪(4)与控制终端(I)之间存在闭环控制连接； 所述光谱仪(4)接收控制终端(I)发送的数据采集指令，并向控制终端I反馈数据采集结果状态及数据文件保存路径。
13.根据权利要求11所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述控制终端⑴包括: 接收模块，用于接收用户输入的角度范围、角度变化步长；测量点方位角计算模块，用于按照测量范围及步长计算出所有测量点方位角序列；测量指令发送模块，用于对于每一测量点，获取该测量点的方位角；利用当前经纬度、设备朝向信息对该方位角进行校正；按照校正后的测量点方位角向伺服电机控制箱(25)发送指令，控制第二伺服电机(23)和第三伺服电机(24)的转动角度，使光谱仪的测量探头到达指定位置；向光谱仪发送目标测量指令；以及 数据接收模块，用于接收并记录光谱仪返回的数据。
14.根据权利要求13所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于: 所述测量指令发送模块，还用于向伺服电机控制箱(25)发送指令，控制第一伺服电机(14)的转动角度，使参考板移动至测量中心；向光谱仪发送测量指令；以及 所述数据接收模块，用于接收并记录由光谱仪返回的参考光谱，该参考光谱用于测量点测量时作为入射能量参考。
15.根据权利要求13所述的目标特性多角度全自动观测系统，其特征在于，所述测量指令发送模块采用以下公式对当前测量点的方位角进行校正:θ I = θ 2-Α2+Α3-90 其中，Θ i为校正后的测量点相对方位角；Θ 2为校正前的测量点相对方位角；A2为设备朝向角.Α为由当前经 纬度结合日地模型计算的太阳方位角。
【文档编号】G01J3/28GK103868592SQ201210535344
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】李传荣, 马灵玲, 刘照言, 吴昊昊, 赵恩宇, 李子扬, 胡坚, 刘耀开, 胡昌德, 夏永安, 周定葆 申请人:中国科学院光电研究院