[发明专利]一种微型多模态遥感成像系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及地理学研究中一种微型多模态遥感成像系统，它用于野外获取地面较大范围 的地物影像数据，属于自然地理系统技术领域。

(二)背景技术

遥感作为一种宏观、快速、真实、客观获取地球表面信息的有效手段，被越来越广泛 地运用于各个领域，其重要性也逐步得到认可。目前的传感器主要可以搭载在两种平台上， 即航天平台和航空平台。航天平台主要是以卫星为主，搭载的传感器主要有以下几个缺点： 研制周期长、仪器大型化、造价昂贵、运行成本高、成像容易受到空气质量和气象条件的影 响、地面分辨率相对较低、不能做到准实时、成像受地球曲率的影响大等。航空平台主要有 飞机、飞艇、探空气球等。最近一段时期，由于各种传感器向着小型化、精密化、电子成像 等方向发展，使得基于无人机和无人飞艇的遥感技术得到了很快的发展，这主要得益于它们 具有以下几个优点：造价低、研制周期短、安全性能好、轻便便于运输和携带、操作简单方 便、图像分辨率高变形小、实时性好等。鉴于以上一些优点，最近几年在无人机和无人飞艇 在抗震救灾、环境监测等领域得到广泛应用，而且收到了很好的效果。

由于无人飞机和无人飞艇的负载量和可使用空间有限，这就对搭载在其上的各种传感器 的重量和体积提出了要求。如何在控制遥感系统重量、体积和成本的前提下保证遥感系统的 性能成为仪器设计者们需要面对的问题。CCD(电荷藕合器件，Charge Coupled Device)成 像技术的出现为这个问题的解决提供了一种有效的方式。小型化的CCD面阵成像设备的分辨 了已经可以达到百万、千万级像素或更高，具备了运用于航空遥感领域获取高分辨率的对地 观测数据影像的能力。我们这套多模态遥感成像系统正是基于以上这些问题开发的一种小 型、轻型、高分辨率、低功耗、多模态的多光谱成像系统。

(三)发明内容

(1)目的：

本发明的目的是提供一种微型多模态遥感成像系统，它克服了现有大型遥感系统造价 高、体积大、质量重、分辨率低，时效性差等不足，可搭载在飞机或飞艇，特别是无人机和 无人飞艇上，实时、灵活地获取高分辨率遥感数据。

(2)技术方案

本发明一种微型多模态遥感成像系统，该系统由四个部分组成：它们是图像数据采集 部分、图像数据传输部分、飞行姿态控制部分和数据存储与控制部分(见图1)。

所述图像数据采集部分(见图2)是由图像数据采集设备(见图3、图4)和供电设备构 成。它们之间的相对位置可根据空间灵活放置。两者之间的连接关系是：供电设备通过一根 一转四的电源线与图像数据采集设备上相机机身后端的供电接口连接，同时对相机进行供 电。该图像数据采集设备由Basler scA1400-17gm相机(下简称相机)、相机镜头、方形铝 合金框架、滤光片转接环、波段可选的滤光片构成；相机镜头一端接相机机身前端，另一端 接滤光片转接环后端，滤光片转接环包括两部分，即转接环碗和环形压环，两部件之间通过 精密螺丝扣连接；滤光片被滤光片转接环的转接环碗和环形压环两部分卡在中间；相机通过 侧面的螺丝扣用螺钉分两排平行固定到铝合金架上内壁上；相机通过内部软件控制或者外部 同步信号的触发，可以严格同步地获取不同波段的影像。该供电设备是12V的蓄电池或是经 过交流转直流后的电源；

所述图像数据传输部分主要是由四根数据传输线(千兆网网线)构成，四根传输线的 一端通过网线接口与相机后端的网线接口连接，四根传输线另一端通过一个并口合并后与 数据存储与控制部分的并口连接，在数据存储与控制部分内部，并口分别与四个网卡连接。

所述飞行姿态控制部分(见图6)主要是由一套MTI-G姿态控制系统构成。它包括MTI-G 天线和MTI-G主体设备两部分，两部分之间通过数据线连接，MTI-G主体设备通过另外一根数 据线与工控机连接，将姿态数据传到电脑进行显示或保存，另外该连接线还可以通过电脑为 MTI-G供电。MTI-G主体设备内部集成了全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit IMU)、磁力计(Magnetometer)和静压仪(Static pressure)，它是 一个综合的姿态控制与处理系统；MTI-G天线是一个全球定位系统(GPS)接收天线，负责接 收GPS信号。