高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及航空尺度高光譜遙感領域，特別是涉及一種高光譜分辨率航空影 像遙感測量用的無人機系統，可應用于精準農業、礦產勘察、環境監測等領域。
【背景技術】
[0002] 目前，航空尺度高光譜遙感領域，傳感器搭載平臺大多數是有人飛行平臺，如熱氣 球、飛艇、三角翼飛機、直升機、遙感飛機、中小型固定翼飛機及其他中小型民用飛機等。由 于載人飛行，風險大。另外需要雇傭飛行員、申請空域和航線、租賃飛機、飛行跑道、停機坪、 機場等，每次飛行耗資高昂，機動性差，不能在短期內對同一區域反復測試和監控。其高光 譜圖像數據的獲取（采集和存儲），沒有成套集成的數據采集設備，都是利用很多單一的模 塊通過很長的線纜連接，各部分獨自供電，且數據的采集存儲控制核心大多數情況下都是 較大型的臺式機或者筆記本。由于系統過于零散、各部分單獨供電，更限制了整套系統的機 動性和整體緊湊性。另外，飛機飛行速度、傳感器幀頻和后端數據采集存儲的速度，沒有完 全做到匹配，數據后續處理和圖像校正難度極大。這些因素，限制了高光譜成像技術在工程 和業務測量的普及應用。而另一方面，近年來無人機技術發展很快，技術日趨成熟，在航拍 遙感、軍事和農業應用等方向已經顯示出了極大的優越性。
[0003] 有鑒于上述現有的高光譜圖像數據的獲取設備存在的問題，本發明人基于從事此 類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研宄創新， 以期創設一種新型結構的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，能夠解決現有 的高光譜圖像數據的獲取設備存在的問題，使其更具有實用性。經過不斷的研宄、設計，并 經過反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本實用新型。

【發明內容】

[0004] 本實用新型的目的在于提供一種高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系 統，將一種高集成度、輕便的高光譜遙感圖像數據采控盒，結合先進的基于反射式光學系統 的高光譜成像光譜儀，將二者嵌入與之匹配的輕型的無人機平臺內，集成為一套系統，即高 光譜無人機，以滿足高機動低成本獲取高光譜遙感影像數據的需求。
[0005] 本實用新型的目的是采用以下的技術方案來實現的。本實用新型提供一種高光譜 分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，其包括：鋰電池及其供電電路、采控盒、高光譜 成像光譜儀、陀螺儀穩定平臺、GPS輔助慣導以及無人機；其中所述鋰電池及其供電電路、 采控盒、高光譜成像光譜儀、陀螺儀穩定平臺、GPS輔助慣導均安裝在所述無人機內部；所 述高光譜成像光譜儀通過所述陀螺儀穩定平臺與所述無人機固接；所述鋰電池借由供電電 路與所述采控盒、高光譜成像光譜儀連接并為其供電；所述采控盒包括：ARM處理器、DSP圖 像處理器、高速FLASH存儲器以及高速CF卡，ARM處理器分別與DSP圖像處理器、高速FLASH 存儲器連接，高速CF卡與DSP圖像處理器連接；所述高光譜成像光譜儀經過CameraLink 接口與所述采控盒的DSP圖像處理器連接；所述GPS輔助慣導經慣導接口與所述采控盒的 ARM處理器連接；所述無人機的控制系統與所述采控盒的ARM處理器連接。
[0006] 本實用新型的目的還可以采用以下的技術措施來進一步實現。
[0007] 較佳的，前述的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，其中所述高光 譜成像光譜儀為大通光孔徑的全反射式高光譜成像光譜儀。
[0008] 較佳的，前述的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，其中所述高光 譜成像光譜儀設有所述CameraLink接口以及供電接口，該供電接口通過所述供電電路與 所述鋰電池連接。
[0009] 較佳的，前述的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，其中所述高光 譜成像光譜儀經由裝夾機構固定在所述陀螺儀穩定平臺上，再通過緩沖層和緊固螺栓固定 在無人機上。
[0010] 較佳的，前述的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，其中所述采控 盒設有所述慣導接口、所述CameraLink接口、供電接口、RS232接口以及連接螺紋組，該供 電接口通過所述供電電路與所述鋰電池連接，該RS232接口與上位機連接，該連接螺紋組 與所述無人機連接。
[0011] 本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本 實用新型高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統至少具有下列優點及有益效果： 本實用新型提供的一種高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統，可應用于精準農 業、礦產勘察、環境監測等領域，它將高光譜數據采集和存儲模塊（即采控盒）嵌入在無人 機內部，構成完整的高光譜成像系統，其集成度高、重量輕、緊湊、移動方便、實用簡便。在高 光譜航空遙感尺度獲取的圖像空間分辨率和光譜分辨率較高，且具有較大的靈活性，適合 中小區域的地物生化、物理和化學等信息的研宄分析。無人機的航線和高度可以在一定范 圍內變化，而且資料回收容易、數據質量高，無人機和設備的檢修保養容易。維護成本低，可 在短期內對同一區域反復測試和監控，由于能在衛星不能到達的平流層活動作業，可以用 作衛星的定標使用。
[0012] 上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技 術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特征 和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統框圖。
[0014] 圖2是本本實用新型的采控盒的透視圖。
[0015] 圖3是本本實用新型的高光譜成像光譜儀的立體圖。
[0016] 圖4是本本實用新型的裝夾機構的立體圖。
[0017] 圖5是本本實用新型的陀螺儀穩定平臺的立體圖。
[0018] 圖6是本本實用新型的高光譜成像光譜儀與裝夾機構的連接示意圖。
[0019] 圖7是本本實用新型的高光譜成像光譜儀與裝夾機構、陀螺儀穩定平臺的連接示 意圖。
[0020] 圖8是本本實用新型的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的方法的流程圖。
[0021] 圖9是本本實用新型的無人機與高光譜成像光譜儀的參數匹配算法原理立體圖。
[0022] 【主要元件符號說明】
[0023] 1 :鋰電池 2 :供電電路
[0024] 3 :采控盒 30 :工作指示燈
[0025] 31:ARM處理器 32 :DSP圖像處理器
[0026] 33 :高速FLASH存儲器 34 :高速CF卡
[0027] 35:慣導接口 36:供電接口
[0028] 37 :RS232 接口 38 :CameraLink 接口
[0029] 39 :連接螺紋組 4 :高光譜成像光譜儀
[0030] 41 :CameraLink 接口 42:供電接口
[0031] 43:緊固螺母座 5:陀螺儀穩定平臺
[0032] 51 :連接螺紋 52:連接接口
[0033] 6:GPS輔助慣導 61:GPS接收模塊
[0034] 62: MU慣導 7:無人機
[0035] 71 :無人機控制系統 8 :上位機
[0036] 9 :裝夾機構 91 :連接轉軸
[0037] 92 :連接孔 93 :緊固螺釘
【具體實施方式】
[0038] 為更進一步闡述本實用新型為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下 結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的一種高光譜分辨率航空影像遙感測量用 的無人機系統其【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0039] 實施例一，高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統。
[0040] 請參閱圖1，本實用新型的高光譜分辨率航空影像遙感測量用的無人機系統包括： 鋰電池1及其供電電路2、采控盒3、高光譜成像光譜儀4、陀螺儀穩定平臺5、GPS輔助慣導 6以及無人機7。其中，鋰電池1及其供電電路2、采控盒3、高光譜成像光譜儀4、陀螺儀穩 定平臺5以及GPS輔助慣導6均安裝在無人機7內部。
[0041] 具體的，鋰電池1通過供電電路2分別與采控盒3、高光譜成像光譜儀4連接，為其 供電，而無人機有自己的動力系統，不用外接供電裝置。
[0042] 請同時參閱圖1和圖2,采控盒3包括ARM處理器31、DSP圖像處理器32、高速 FLASH存儲器33以及高速CF卡34。ARM處理器31分別與DSP圖像處理器32、高速FLASH 存儲器33連接，高速CF卡34與DSP圖像處理器32連接。請參閱圖2 (圖中省略內部的ARM 處理器31、DSP圖像處理器32、高速FLASH存儲器33)，采控盒3還設有慣導接口 35、供電 接口 36、RS232接口 37、CameraLink接口 38以及連接螺紋組39。供電接口 36通過供電電 路2與鋰電池1連接。采控盒3通過連接螺紋組39與無人機7固接。同時，采控盒3還設 有用于顯示工作狀態的工作指示燈30,采控盒3的表面采用金化處理，用以隔絕高光譜成 像光譜儀4對無人機7以及無人機7對高光譜成像光譜儀4的電磁干擾。具體的，采控盒 3的數據采集及存儲過程為：采控盒3的ARM處理器31接收到無人機7的控制系統71給 出的特定格式的觸發信號后，發送指令給DSP圖像處理器32,讓其采集高光譜遙感圖像數 據，DSP圖像處理器32將采集的高光譜遙感圖像數據存儲于高速CF卡34中；同時ARM處 理器31發送指令給GPS輔助慣導6,讀取其GPS位置信息和姿態參數后存儲在FLASH存儲 器33中。采控盒3是集數據采集與存儲為一體，可同時采集存儲高光譜遙感圖像數據和每 一幀圖像一一對應的高光譜成像光譜儀的位置信息，位置信息包括：GPS位置信息（經度、 煒度）、海拔、高光譜成像光譜儀的姿態參數（偏航、翻滾、俯仰），其集成度高、結構緊湊。
[0043] 請同時參閱圖1至圖3,高光譜成像光譜儀4