[发明专利]一种用于农业气象监测的无人机综合遥感平台和方法

权利要求书

1.一种用于农业气象监测的无人机综合遥感平台，其特征在于，其包括电源模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和数据传输/飞行控制模块；

数据采集模块包括高光谱成像仪和L波段被动微波辐射计；高光谱成像仪用于采集下垫面高光谱数据，L波段被动微波辐射计用于采集下垫面亮度温度数据；数据处理模块包括DSP图像处理模块、AD转换模块、第一单片机和第二单片机；数据存储模块包括第三单片机和SD存储卡； 数据传输/飞行控制模块包括北斗导航定位装置、通讯装置和无人机平台；其中：

电源模块和高光谱成像仪、L波段被动微波辐射计、DSP图像处理模块、AD转换模块、第一单片机、第二单片机、第三单片机、北斗导航定位装置、通讯装置和无人机平台之间电气连接；DSP图像处理模块的输入端和高光谱成像仪相连，输出端和第一单片机相连；AD转换模块的输入端和L波段被动微波辐射计相连，输出端和第一单片机相连，第一单片机基于L波段被动微波辐射计采集的亮度温度反演或同化气象模式获得土壤湿度数据；第一单片机的输出端和第三单片机的输入端连接，第三单片机的输出端和SD存储卡连接，第三单片机和SD存储卡存储第一单片机中的处理的下垫面高光谱数据、亮度温度数据和反演的土壤湿度数据；无人机平台的输出端、北斗导航定位装置的输出端分别和第二单片机的输入端连接，第二单片机分别和第三单片机、通讯装置双向连接，第三单片机和SD存储卡存储第二单片机中设计和接收处理的无人机平台飞行控制数据、通讯数据和北斗导航定位装置采集的定位数据，第二单片机将接收处理的无人机平台飞行控制数据、北斗导航定位装置采集的定位数据进行打包，并且监控第三单片机的数据质量信息，然后储存并选择通过通讯装置传送到地面操作终端。

2.根据权利要求1所述的用于农业气象监测的无人机综合遥感平台，其特征在于，第一单片机判断AD转换模块及DSP图像处理模块的工作状态，当AD转换模块或DSP图像处理模块不能正常工作时，将信息发送给第三单片机。

3.根据权利要求1所述的用于农业气象监测的无人机综合遥感平台，其特征在于，无人机平台采用多旋翼可编程飞行无人机，无人机平台中的无人机起落架采用具有收放功能的双H型支架；L波段被动微波辐射计采用合成孔径天线，高光谱成像仪和L波段被动微波辐射计分别通过皮卡汀尼导轨下挂在无人机平台的下方；第一单片机、第二单片机、第三单片机、存储模块，北斗导航定位模块、通讯模块和电源模块置于挂载箱内，挂载箱通过皮卡汀尼导轨搭载在无人机平台上。

4.一种利用权利要求1所述的无人机综合遥感平台对农业气象保障进行测量的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）根据对农作物、病虫害和土壤湿度的具体观测要求，第二单片机设计飞行路线和飞行高度，确定高光谱成像仪和L波段被动微波辐射计的观测角度、采样时间间隔，确定观测期时长；

（2）将上述步骤中的参数，在第一单片机、第二单片机、第三单片机中编程为可执行文件；

（3）在第一单片机、第二单片机和第三单片机的协调下，综合遥感平台按计划完成飞行路径上第一单片机高光谱数据和微波辐射计亮度温度数据的采集，第三单片机完成数据的存储和初步质量控制，第二单片机同时记录北斗坐标信号和时间等并发送给第三单片机用于存储；

（4）高光谱数据，微波辐射计和北斗模块将数据统一储存在SD存储卡上，同时第二单片机将数据按照需要通过通讯模块传输给地面操作终端；

（5）若第一单片机发现高光谱数据和微波辐射计亮度温度数据有异常，将通过第三单片机、第二单片机和通讯装置将错误信息发送地面操作终端，地面操作终端回馈飞行控制通过通讯装置和第二单片机结束飞行，并通过第三单片机停止数据处理和存储；

（6）根据农作物、病虫害的高光谱特征获得关于植被生长和病虫害信息，根据L波段被动微波辐射计的亮度反演或同化气象模式获得土壤湿度信息。