[0069] 由于受传感器的分辨率、所处相对高度和人为要求精度的影响，还可以对场景模 型的精度进行初步的估算。并采用迭代法，更新所述目标模型和/或所述背景模型的精度。 即根据预设场景模型进行初步的合理精度的建模，后续根据需要再做调整，直到满足要求 为止。
[0070] 步骤S103 :根据入射光线模型以及场景模型，计算得到场景反射模型；
[0071] 地球表面的众多背景物体包括：土壤、岩石、水、植被、冰雪等自然地物和建筑物、 路面、车辆、军事目标等人造物体的光谱反射特性都表现得比较复杂。
[0072] 本方案假定地面物体并非漫射体，那么地面物体的反射特性是同太阳光在地物的 入射角和反射角是相关的。本申请方中，可以采用双向反射率分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF)来描述一个地面物体表面反射特性。
[0073] 步骤S104 :建立无人机的载荷平台模型；
[0074] 所述载荷平台模型是作为外界干扰而引入，本步骤基于无人机的震动和系统气动 特性，把其对载荷的影响纳入其中，从而进行载荷成像仿真
[0075] 具体的，由于无人机的震动和气动振动会间接影响传感器的成像系统，可以预先 计算无人机震动系数和气动振动系数，将其引入到所述载荷平台模型中，在仿真时候需要 模拟无人机震动和/或气动振动对载荷成像质量的影响。
[0076] 步骤S105 :建立传感器模型，并输入所述场景反射模型和所述载荷平台模型的数 据，得到仿真结果。
[0077]传感器模型的仿真主要是求解光学系统调制传递函数（MTF)、辐射响应和信号处 理电路的模拟。该方案将航空相机各分系统的调制传递函数分为：光学系统的调制传递函 数、成像器件的调制传递函数和信号处理电路的调制传递函数。通过其可以对像面离焦、孔 径衍射、信号电路的滤波等效应进行仿真模拟。
[0078] 通过上述步骤，可以输出图像或者视频的仿真结果。
[0079] 此外，由于大气传输会对光谱造成影响，导致图像衰减，为了提高仿真的精准度， 本方案在所述步骤S103之后，还可以包括：
[0080] 建立大气传输模型，根据光谱透过率，对仿真结果进行衰减处理。
[0081] 本步骤中，大气传输模型根据无人机作业高度，作业环境等，经过计算，得到光谱 透过率。得到光谱透过率后，把其计入到大气传输模型中，对仿真图像进行衰减处理。
[0082] 由于无人机作业高度处在低空空域，普遍小于3Km。经过计算表明，在无人机作业 高度低，大气能见度好，精度要求相对较低的仿真平台，可以忽略或者把大气传输衰减作为 一个常数，从而模拟大气传输对光谱的影响。
[0083] 本实施例提供的方案可以输出图像或者视频为仿真的结果。为了使无人机进行航 空遥感时达到最佳工作状态，该方法还可以包括：
[0084] 根据所述仿真结果，调整无人机的作业环境和/或载荷参数。
[0085] 通过观察仿真结果的图像或者视频质量，从而对特定工作条件下无人机作业环境 和/或载荷参数进行调整，以达到无需频繁试飞即可找到无人机系统最佳工作状态。
[0086] 与现有技术中的方案相比较，本实施例提供的技术方案，不但建立了目标模型，而 且针对性的建立了背景模型，通过对目标和背景的分别仿真识别，在背景经常对目标产生 较大干扰的作业环境下，仍能明显的区分出目标和背景，降低了复杂背景对目标产生的干 扰，能够明显提高仿真结果的精准度。同时，本方案引入的载荷平台模型，针对无人机的特 性进行了仿真改进，相对比于现有技术，能够降低无人机震动和/或气动振动对载荷成像 质量的影响，减少仿真结果的外界干扰。
[0087] 实施例二
[0088] 相应于实施例一提供的方法，本实施例还提供了一种无人机载荷航空遥感仿真实 现系统，如图2所示的系统组成架构图，该系统包括：
[0089] 入射光线仿真模块201，用于以计算地物反射；
[0090] 场景仿真模块202,至少包括目标仿真单元202a和背景仿真单元202b ;
[0091] 场景反射仿真模块203,用于根据入射光线仿真模块201以及场景仿真模块202， 计算得到场景反射数据；
[0092] 载荷平台仿真模块205,用于计算并管理无人机的载荷参数；
[0093] 传感器仿真模块206,用于根据场景反射仿真模块203和载荷平台仿真模块204的 数据，结合模拟的传感器信息得到仿真结果。
[0094] 此外，由于大气传输会对光谱造成影响，导致图像衰减，为了提高仿真的精准度， 所述系统还可以包括
[0095] 大气传输仿真模块204,用于根据光谱透过率，对仿真结果进行衰减处理。
[0096] 本实施例为实施例一对应的装置实施例，其类同之处相互参见即可，在此不再赘 述。
[0097] 本实施例提供的无人机载荷航空遥感仿真实现系统不但建立了目标仿真模块，而 且针对性的建立了背景仿真模型，通过对目标和背景的分别仿真识别，在背景经常对目标 产生较大干扰的作业环境下，仍能明显的区分出目标和背景，降低了复杂背景对目标产生 的干扰，能够明显提高仿真结果的精准度。同时，本方案引入的载荷平台仿真模块，针对无 人机的特性进行了仿真改进，相对比于现有技术，能够降低无人机震动和/或气动振动对 载荷成像质量的影响，减少仿真结果的外界干扰。
[0098] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0099] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，包括： 建立入射光线模型，以计算地物反射； 分别建立目标模型和背景模型，得到场景模型； 根据入射光线模型以及场景模型，计算得到场景反射模型； 建立无人机的载荷平台模型； 建立传感器模型，并输入所述场景反射模型和所述载荷平台模型的数据，得到仿真结 果。2. 根据权利要求1所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，所述建立 入射光线模型，包括： 分别计算太阳高度角和大气光谱透明系数，得到太阳直接辐射通量密度。3. 根据权利要求2所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，还包括： 分别计算散射系数和遮挡系数； 并根据所述散射系数和遮挡系数计算修正后的太阳直接辐射通量密度。4. 根据权利要求1所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，所述分别 建立目标模型和背景模型，还包括： 为每一个目标模型和背景模型分配对应的材质属性和纹理属性。5. 根据权利要求1所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，所述分别 建立目标模型和背景模型之后，还包括： 采用迭代法，更新所述目标模型和/或所述背景模型的精度。6. 根据权利要求1所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，所述得到 场景反射模型之后，还包括： 建立大气传输模型，根据光谱透过率，对仿真结果进行衰减处理。7. 根据权利要求1所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于： 所述载荷平台模型至少包括无人机震动系数和气动振动系数。8. 根据权利要求1所述的无人机载荷航空遥感仿真实现方法，其特征在于，在所述得 到仿真结果之后，还包括： 根据所述仿真结果，调整无人机的作业环境和/或载荷参数。9. 一种无人机载荷航空遥感仿真实现系统，其特征在于，包括： 入射光线仿真模块，用于以计算地物反射； 场景仿真模块，至少包括目标仿真单元和背景仿真单元； 场景反射仿真模块，用于根据入射光线仿真模块以及场景仿真模块，计算得到场景反 射数据； 载荷平台仿真模块，用于计算并管理无人机的载荷参数； 传感器仿真模块，用于根据场景反射仿真模块和载荷平台仿真模块的数据，结合模拟 的传感器信息得到仿真结果。10. 根据权利要求9所述的无人机载荷航空遥感仿真实现系统，其特征在于，还包括： 大气传输仿真模块，用于根据光谱透过率，对仿真结果进行衰减处理。
【专利摘要】本发明提供了一种无人机载荷航空遥感仿真实现方法及系统，所述方法包括：建立入射光线模型，以计算地物反射；分别建立目标模型和背景模型，得到场景模型；根据入射光线模型以及场景模型，计算得到场景反射模型；建立无人机的载荷平台模型；建立传感器模型，并输入所述场景反射模型和所述载荷平台模型的数据，得到仿真结果。本方案通过对目标和背景的分别仿真识别，在背景经常对目标产生较大干扰的作业环境下，仍能明显的区分出目标和背景，降低了复杂背景对目标产生的干扰，能够明显提高仿真结果的精准度。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN104933302
【申请号】CN201510311834
【发明人】陈利明, 王诗奎, 张巍, 杨鹤猛, 王兵, 张贵峰, 周娜, 许继爽, 陈晓, 罗敏, 陈艳芳, 赵克, 吴新桥
【申请人】天津航天中为数据系统科技有限公司, 南方电网科学研究院有限责任公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月9日