[发明专利]无人机载化学气体红外探测系统

说明书

本发明公开了一种无人机载化学气体红外探测系统，包括：由无人机平台承载的红外光谱成像化学监测载荷、三轴机载稳定平台、数据图像采集与无线传输设备、在线定标装置、并行数据处理器和载荷电源系统，地面站和无人机平台。所述红外光谱成像化学监测载荷挂载于三轴机载稳定平台后再挂载在无人机平台上，所述数据图像采集与无线传输设备、在线定标装置、载荷电源系统、并行数据处理器均挂载在无人机平台上。本发明通过地面站控制无人机飞抵目标地域，当巡航中发现可疑云团后转入悬停，进行气体云团光谱图像监测，通过采集视频图像，机上数据处理后将监测信息和图像叠加，经无线传输到达地面站，由地面站进行处理显示。

技术领域

本发明属于光谱探测领域，具体涉及一种无人机载化学气体红外探测系统。

背景技术

传统的机载“线源”式气体探测仪，在监测地面气体分布的应用场合，必须做空间的二维扫描，需要的滞空时间太长。而传统“面源”式红外成像光谱仪采用的是时间调制红外干涉光谱成像技术，时间调制型光谱成像仪是机械扫描的单点红外傅立叶光谱技术，需要一套高精度的动镜系统，其结构特征导致系统的抗震性很差，目前只能在平台静止的实验室条件下使用，难以承受空中悬停这样剧烈的振动环境，不适合用于高空间分辨率的光谱成像。另外，采样速度完全依赖于动镜的机械扫描速率，系统的响应速度低，不适合用于测量大面积运动或瞬变的目标光谱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服上述现有技术不足，提供一种无人机载化学气体红外探测系统，实现低空探测化学气体的种类和空间分布。

本发明解决实际上问题所采用的技术方案：

一种无人机载化学气体红外探测系统，该系统通过地面控制站控制无人机飞抵目标监测地域，当抵达目的地的化学监测载荷巡航中发现可疑云团后转入悬停，进行地面或空中气体云团光谱图像监测，通过视频观察装置采集视频图像，机上数据并行综合处理后将化学监测信息和图像信息叠加，经无线传输到达地面控制站，由地面控制站进行数据融合和界面图形显示。

本发明的无人机载化学监测系统主要包括红外光谱成像化学监测载荷、三轴机载稳定平台、数据图像采集与无线传输设备、在线定标装置、载荷电源系统、并行数据处理器、地面控制站和无人直升机平台。

所述红外光谱成像化学监测载荷挂载于三轴机载稳定平台后再挂载在无人直升机平台上，所述数据图像采集与无线传输设备、在线定标装置、载荷电源系统、并行数据处理器均挂载在无人直升机平台上。

所述三轴机载稳定平台通过RS422控制红外光谱成像化学监测载荷的位置状态，红外光谱成像化学监测载荷将采集到的实时光谱图像信息以SDI数据格式传递到并行数据处理器，并行数据处理器将处理好的图像数据以SDI格式，其余信息数据以RS422方式传递到数据图像采集与无线传输设备，数据图像采集与无线传输设备以无线传输的方式将这些数据传到地面控制站。

所述地面控制站也可发送控制信息到数据图像采集与无线传输设备，再以RS422方式与无人机平台通信以控制无人直升机平台，与三轴机载稳定平台通信再以RS422方式控制红外光谱成像化学监测载荷的位置状态，与并行数据处理器通信以RS422方式控制在线定标装置，从而实现本发明的完整功能闭环。

所述红外光谱成像化学监测载荷，可实现时空调制的红外光谱图像获取。

所述三轴机载稳定平台可以有效减小监测过程中冲击、振动、气流扰动对系统的影响，保持光谱仪姿态在惯性空间的稳定，并有效地提高系统的光轴稳定性。

所述数据图像采集与无线传输设备，能够采集机上载荷实采到的图像信息和机上数据信息，接收地面控制站发送的控制数据信息，实现机载平台与地面控制站的信息交互。

所述在线定标装置，既能实现两点辐射定标功能，还能够确保无人机载光谱仪光谱辐射定标的精度。

所述载荷电源系统，为机上各载荷供电。