[发明专利]一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法，装置包括总控系统、观测几何自动调整系统、全球定位系统、多角度光学测量系统；总控系统分别通过电缆与观测几何自动调整系统、全球定位系统、多角度光学测量系统连接，多角度光学测量系统安装在观测几何自动调整系统上；方法包括安装部署、位置信息输入、实时时间信息输入、太阳方位角计算、观测几何自动调整、多角度光谱采集；本发明能轻松实现若干个观测方位上的水体表观光谱的自动测量，严格调整观测角度，并行采集光谱数据，保证了观测方位上的光谱数据的同时性、同步性，大大提高了不同观测角度采集的光谱数据的匹配性，为水体表观光谱二向性研究提供高质量、高品质的现场观测数据。

主权项

一种水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：包括总控系统(1)、观测几何自动调整系统(2)、全球定位系统(3)、多角度光学测量系统(4)；所述的总控系统(1)包括控制电路板(11)和第一水密外壳；所述的控制电路板(11)上设置有数据存储卡(111)，用于储存测量的光谱数据；所述的第一水密外壳由第一封盖(121)和第一壳体(122)装配而成，其内为中空结构，所述的控制电路板(11)安装在所述的中空结构内；第一封盖(121)顶部设置有电源接口(1211)、第一通讯接口(1212)、第二通讯接口(1213)和第三通讯接口(1214)；所述的电源接口(1211)与外部电源连接，所述的第一通讯接口(1212)通过电缆与所述的观测几何自动调整系统(2)电气连接，所述的第二通讯接口(1213)通过电缆与所述的全球定位系统(3)电气连接，所述的第三通讯接口(1214)通过电缆与所述的多角度光学测量系统(4)电气连接；所述的观测几何自动调整系统(2)主要包括控制单元(21)、旋转驱动单元、方位跟踪单元(23)、旋转台(24)和底座(25)；所述的控制单元(21)提供与所述的总控系统(1)通讯的接口，与旋转驱动单元、方位跟踪单元(23)电气连接；所述的旋转驱动单元包括电机驱动板(221)、步进电机(222)、蜗轮传动机构和电机固定板(224)；所述的电机驱动板(221)与所述的步进电机(222)电气连接，所述的步进电机(222)通过螺纹连接件与电机固定板(224)下底面固定连接、其转动轴与安装在所述的电机固定板(224)上表面的蜗轮传动机构固定连接；所述的方位跟踪单元(23)为一姿态传感器，用于实时跟踪所述的旋转台(24)转动的方位；所述的旋转台(24)包括转动盘(241)、支撑转轴(242)和仪器布放支架，所述的支撑转轴(242)固定安装在所述的转动盘(241)下表面上，所述的仪器布放支架固定安装在所述的转动盘(241)上表面；所述的底座(25)由顶盖(251)和底座壳体(252)装配而成，其内为中空结构，中空结构内设有内部安装架(253)；所述的顶盖(251)中央安装有旋转轴承(254)，所述的底座壳体(252)底部设置有与所述的总控系统(1)的第一通讯接口(1212)连接的第四通讯接口(2521)；所述的控制单元(21)和电机驱动板(221)固定安装在所述的内部安装架(253)上；所述的电机固定板(224)固定安装在所述的顶盖(251)下表面上，使整个旋转驱动单元都处于所述的底座(25)的中空结构内；所述的支撑转轴(242)穿过所述的旋转轴承(254)与所述的蜗轮传动机构固定连接；所述的全球定位系统(3)包括天线(31)、GPS电路板(32)和第二水密外壳；所述的第二水密外壳由第二封盖(331)和第二壳体(332)装配而成，其内为中空结构，所述的GPS电路板(32)安装在所述的中空结构内；所述的第二封盖(331)顶部设置有与所述的总控系统(1)的第二通讯接口(1213)连接的第五通讯接口(3311)和天线接口(3312)，所述的天线接口(3312)通过标配连接线连接到所述的天线(31)上；所述的全球定位系统(3)用于获取实验地点的经纬度信息；所述的多角度光学测量系统(4)包括若干套能够独立完成测量同一方位上的水体辐亮度、天空光辐亮度和下行辐照度光谱数据的工作的光谱仪传感器组，所述的光谱仪传感器组分别安装在所述的仪器布放支架的不同方位上，用于测量各自方位上的光谱数据。