机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法及系统与流程

本发明涉及机载探测领域，具体地，涉及一种高机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法及系统。

背景技术：

1、随着人类对光学成像探测机理的认识不断深入，光学卫星遥感影像的空间分辨率逐渐达到0.5m以内、光谱分辨率达到10nm以内、红外温度分辨率达到0.1k，可观测的对象从地表逐渐精细到单体或目标，通过开展高光谱成像探测载荷的机载挂飞试验，可在卫星发射之前获取典型合作目标和背景的光谱辐射特性数据，为后续光学探测系统目标检测与识别方法、谱段优化、目标特性分析等提供支撑，提供高光谱图像数据作为地面信息处理系统进行开发、测试和验收的数据样本。各类技术研究及设备性能验证均需要利用机载飞行试验。

2、公开号为cn111638185a的专利文献，公开了基于无人机平台的遥感探测方法，主要解决了现有光谱图像数据与激光雷达点云数据由于存在多源异构性而无法有效融合的问题；公开号为cn103364781a的专利文献，公开了基于遥感数据与地理信息系统的粮田地面参照点筛选方法，是结合高分辨率多光谱扫描仪和激光雷达数据实现的一种粮田地面参照点筛选方法；公开号为cn115495703b的专利文献，公开了一种基于机载多光谱数据的烟草成熟度检测方法及系统，通过无人机采集烟草的多光谱数据，实现不同层位成熟度的快速大范围检测；公开号为cn114136445b的专利文献，公开了一种提高无人机机载高光谱辐射校正精度的方法，公开了一种提高无人机机载高光谱数据辐射校正精度的方法。以上专利文献均没有涉及高光谱成像探测载荷空、地协同配合的机载挂飞试验方法。

3、本发明能够实现空、地同步高光谱影像及辅助数据采集，满足目标特性、大气传播特性及光学载荷特性等科学研究及性能测试试验对多要素数据的获取需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法及系统。

2、根据本发明提供的一种机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，包括：

3、改装步骤：根据预设改装要求，对载机进行改装；

4、设计航线步骤：设计改装后载机的多方向航线；

5、采集步骤：令载机按设计后的航线飞行，通过地面配置的采集设备与机载光学成像载荷同步采集数据，持续获取大气参数；

6、数据处理步骤：将获取到的大气参数进行处理，获得机载光学成像载荷和地面采集设备同步采集的数据变化的统计结果。

7、优选的，改装步骤包括：

8、吊舱改装步骤：根据载荷尺寸在载机机腹设计吊舱；

9、供电接口改装步骤：根据高光谱载荷挂飞的需求改装增加航电系统及供电接口；

10、测试步骤：完成载机改装后，开展载机与载荷联合测试，使载机的性能在预设范围内；

11、载机与载荷联合测试包括：载机的称重、电磁兼容测试、通电后载荷功能测试及载机校飞试验。

12、优选的，设计航线步骤包括：

13、多方向航线的方位分别为：东偏北45°方向、正南方向、西偏北45°方向、正东方向；每个方向的长度不小于10km；

14、其中，航线的高度分别为2.5km和5km；

15、执行步骤：令载机按照预设航线，在不同高度，重复飞行，多次获得成像数据。

16、优选的，采集步骤包括：

17、飞行前的测量步骤：地面采集设备对待测目标表面可见近红外及短波红外光谱进行测量，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

18、同步采集的测量步骤：在载机过顶时，地面采集设备与机载光学成像载荷同步对观测目标的靶标及背景进行数据采集，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

19、飞行后的测量步骤：典型地物和待测载机的辐亮度数据采集，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

20、试验后的测量步骤：利用地面采集设备采集大气数据，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

21、其中，判断数据的几何精度、辐射精度及测量噪声是否均在预设范围内，若在预设范围内，则数据有效；否则，数据无效；

22、通过地面采集设备获取不含大气影响的地物光谱数据的大气参数真值，包括大气温度、湿度、气压及气溶胶。

23、优选的，数据处理步骤包括：

24、预处理步骤：将获取到的参数进行试验数据预处理，包括错误数据剔除、辐射校正及几何校正；

25、处理步骤：将机载光学成像载荷获取影像的产品和地面采集设备同步采集的数据进行处理，得到地物光谱曲线、地物发射率及温度、气溶胶特性和量化数据、大气温湿度和液态水含量廓线。

26、一种机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取系统，包括：

27、改装模块：根据预设改装要求，对载机进行改装；

28、设计航线模块：设计改装后载机的多方向航线；

29、采集模块：令载机按设计后的航线飞行，通过地面配置的采集设备与机载光学成像载荷同步采集数据，持续获取大气参数；

30、数据处理模块：将获取到的大气参数进行处理，获得机载光学成像载荷和地面采集设备同步采集的数据变化的统计结果。

31、优选的，改装模块包括：

32、吊舱改装模块：根据载荷尺寸在载机机腹设计吊舱；

33、供电接口改装模块：根据高光谱载荷挂飞的需求改装增加航电系统及供电接口；

34、测试模块：完成载机改装后，开展载机与载荷联合测试，使载机的性能在预设范围内；

35、载机与载荷联合测试包括：载机的称重、电磁兼容测试、通电后载荷功能测试及载机校飞试验。

36、优选的，设计航线模块包括：

37、多方向航线的方位分别为：东偏北45°方向、正南方向、西偏北45°方向、正东方向；每个方向的长度不小于10km；

38、其中，航线的高度分别为2.5km和5km；

39、执行模块：令载机按照预设航线，在不同高度，重复飞行，多次获得成像数据。

40、优选的，采集模块包括：

41、飞行前的测量模块：地面采集设备对待测目标表面可见近红外及短波红外光谱进行测量，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

42、同步采集的测量模块：在载机过顶时，地面采集设备与机载光学成像载荷同步对观测目标的靶标及背景进行数据采集，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

43、飞行后的测量模块：典型地物和待测载机的辐亮度数据采集，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

44、试验后的测量模块：利用地面采集设备采集大气数据，并在当天完成数据的预处理，判断数据有效性；

45、其中，判断数据的几何精度、辐射精度及测量噪声是否均在预设范围内，若在预设范围内，则数据有效；否则，数据无效；

46、通过地面采集设备获取不含大气影响的地物光谱数据的大气参数真值，包括大气温度、湿度、气压及气溶胶。

47、优选的，数据处理模块包括：

48、预处理模块：将获取到的参数进行试验数据预处理，包括错误数据剔除、辐射校正及几何校正；

49、处理模块：将机载光学成像载荷获取影像的产品和地面采集设备同步采集的数据进行处理，得到地物光谱曲线、地物发射率及温度、气溶胶特性和量化数据、大气温湿度和液态水含量廓线。

50、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

51、1、本发明能够实现空、地同步高光谱影像及辅助数据采集，满足目标特性、大气传播特性及光学载荷特性等科学研究及性能测试试验对多要素数据的获取需求，同时获得真值和辅助数据，整合后得出精确的采集数据；

52、2、本发明通过明确载机改装方案与步骤，并提出改装后的联合测试内容，实现机载挂飞流程规范化及模式化；

53、3、本发明通过提出一种利用不同飞行高度、不同飞行速度的航线方案获取指定目标的高光谱特性，为后续设计相关航线提供事实依据；

54、4、本发明通过提出利用不同设备采集地物背景并配合飞机航线以保证数据有效性的详细设计方案，满足高光谱背景数据同步采集的需求，实现对机载挂飞试验中对地面采集数据有效性判断的依据。

技术特征：

1.一种机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，其特征在于，所述改装步骤包括：

3.根据权利要求1所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，其特征在于，所述设计航线步骤包括：

4.根据权利要求1所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，其特征在于，所述采集步骤包括：

5.根据权利要求1所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，其特征在于，所述数据处理步骤包括：

6.一种机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取系统，其特征在于，所述改装模块包括：

8.根据权利要求6所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取系统，其特征在于，所述设计航线模块包括：

9.根据权利要求6所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取系统，其特征在于，所述采集模块包括：

10.根据权利要求6所述的机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：

技术总结
本发明提供了一种机载高光谱成像探测载荷空、地同步数据获取方法，包括：改装步骤：根据预设改装要求，对载机进行改装；设计航线步骤：设计改装后载机的多方向航线；采集步骤：令载机按设计后的航线飞行，通过地面配置的采集设备与机载光学成像载荷同步采集数据，持续获取大气参数；数据处理步骤：将获取到的大气参数进行处理，获得机载光学成像载荷和地面采集设备同步采集的数据变化的统计结果。本发明能够实现空、地同步高光谱影像及辅助数据采集，满足目标特性、大气传播特性及光学载荷特性等科学研究及性能测试试验对多要素数据的获取需求。

技术研发人员：黄朝围,杨晶贻,郭斐,江亚州,沈昱昊,郑峰,凌惠祥,唐琪佳
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5