一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置

【技术实现步骤摘要】
一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及卫星遥感器定标
、
光学辐射测量领域，尤其是一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量方法及装置
。

技术介绍

[0002]卫星遥感器在轨运行期间，受到宇宙辐射影响，探测器的响应与实际值具有一定的偏差，为了尽量减小这种偏差，需要对卫星遥感器进行在轨定标
。
场地替代定标属于在轨定标的一种方法，需要在地面上选取一块足够大的场地，且要求场地地表平整
、
物质单一，上空无云
。
当卫星遥感器飞过场地上空时，场地辐亮度仪与卫星遥感器同时测量场地的辐亮度，以此计算出反射率，再经过后期处理，从而达到对卫星遥感器定标的目的
。
随着卫星遥感器数量的增加，现有的场地已无法满足对卫星遥感器的实时
、
高频次定标，通过人工铺设不同反射率的靶标，突破了场地的限制，让实时
、
高频次定标成为可能
。
[0003]目前测量多种不同反射率靶标辐亮度的方式主要是通过人工手持光谱仪竖直依次观测不同靶标的方式，缺点是费时费力劳动强度大
、
具有一定的人工误差
、
且无法做到实时
、
高频次
、
长期自动化测量
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服已有技术的不足，提供一种全自动化控制
、
周期性分时测量不同靶标辐亮度的方法及装置
。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量装置，该装置包括光谱测量单元
、
一维水平转台
、
电子学控制单元，所述光谱测量单元包括有观测镜头
、
测量支架
、
测量臂
、
光谱色散模块
、
光谱数据采集模块
、
光谱数据通讯模块；观测镜头固定于测量臂一端，测量臂另一端固定于一维水平转台，所述一维水平转台固定于测量支架顶部；所述一维水平转台包括有步进电机
、
步进电机驱动模块
、
一维水平转台通讯模块；前述光谱色散模块
、
光谱数据采集模块
、
光谱数据通讯模块
、
步进电机
、
步进电机驱动模块
、
一维水平转台通讯模块，均固定于一维水平转台内部；所述电子学控制单元放置于控制箱内，共同固定于测量支架侧边，所述电子学控制单元包括有电源管理模块
、
主控模块
、GPS
授时与定位模块
、
时钟计时模块
、
主控通讯模块
、
数据存储模块
。
[0007]进一步，提出一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量装置的测量方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤一：设置指定的测量时间周期，时钟计时模块进行计时，达到指定的测量时间周期时，主控模块向一维水平转台发送测量指令，装置开始进行一组测量，时钟计时模块清零，此时将测量完成一组数据所需时长分为
M
个时间片段；
[0009]步骤二：在第一个时间片段，主控模块向一维水平转台发送转动指令，一维水平转
台转至
θ1角度，此时观测镜头指向第一靶标，光谱数据采集模块打开快门，测量第一靶标的辐亮度数据，完成后关闭快门，测量当时的本底数据，完成后对数据进行暂时保存，之后立即进入第二个时间片段；
[0010]步骤三：在第二个时间片段，主控模块向一维水平转台发送转动指令，一维水平转台转至
θ2角度，此时观测镜头指向第二靶标，光谱数据采集模块打开快门，测量第二靶标的辐亮度数据，完成后关闭快门，测量当时的本底数据；完成后对数据进行暂时保存，之后立即进入第三个时间片段，其中每个时间片段长度近似等于一维水平转台从上个位置转至目标位置所需时长与测量时长之和；
[0011]步骤四：以此类推，在第
M
个时间片段测量第
M
靶标的信号与本底数据，直到测完最后一块靶标为止；
[0012]步骤五：一组测量结束，将数据通过主控通讯模块发送至数据中心，并存入
SD
卡进行备份，测量结束；待到达下一次指定的测量时间周期时，继续进行下一组测量
。
[0013]进一步，靶标辐亮度的测量必须建立在太阳升起的条件下，以及为了避免场地夜间低温对测量结果的影响，进一步提高装置的可靠性，设定装置在日出到日落期间进行持续测量，夜间则待机停止测量，具体流程如下：
[0014]步骤一：在每日进行第一次测量时，通过
GPS
授时与定位模块对装置所处位置的经纬度进行一次校准，并将装置时间校准至北京时间；
[0015]步骤二：依据时间经纬度数据计算太阳高度角，在太阳高度角大于0度也即日出到日落期间，装置每隔一定测量时间周期进行测量，其他时间装置停止测量；
[0016]步骤三：日复一日，实现长期
、
高频次测量
。
[0017]进一步，基于卫星在轨定标的需要，在卫星遥感器经过场地上空时，能够通过转动一维水平转台与之同步测量指定靶标的辐亮度，具体流程如下：
[0018]步骤一：数据中心提前计算出卫星遥感器飞过靶标场地上空时的北京时间，并将此时间数据
、
指定靶标的靶标序号与同步测量时长发送给装置；
[0019]步骤二：装置的时钟计时模块对时间持续计时，与北京时间保持一致，距离遥感器卫星过境时间还剩一定时间间隔时，停止当前所有测量动作，并将一维水平转台转至指定靶标位置等待；
[0020]步骤三：到达卫星过境时间时，多次测量指定靶标的辐亮度数据，并进行上传与保存
。
[0021]进一步，场地优选铺设1到4块靶标，
M
的取值为1到
4。
[0022]目前测量多种不同反射率靶标辐亮度的方式主要是通过人工手持光谱仪竖直依次观测不同靶标的方式，缺点是费时费力劳动强度大
、
具有一定的人工误差
、
且无法做到实时
、
高频次
、
长期自动化测量
。
[0023]本专利技术与现有技术相比，显著优点为：
[0024]此装置通过自动化控制一维水平转台分时测量不同靶标辐亮度数据，实现了对不同靶标辐亮度的自动
、
长期
、
高频次测量，省去了人工跑场测量的麻烦，保证了野外定标实验的高效率
、
低成本；此外在卫星遥感器经过场地上空时，能够通过转动一维水平转台与之同步测量指定靶标的辐亮度，给卫星遥感器定标带来了一定的便利性
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量装置，其特征在于：该装置包括有光谱测量单元
、
一维水平转台
、
电子学控制单元，所述光谱测量单元包括有观测镜头
、
测量支架
、
测量臂
、
光谱色散模块
、
光谱数据采集模块
、
光谱数据通讯模块；观测镜头固定于测量臂一端，测量臂另一端固定于一维水平转台，所述一维水平转台固定于测量支架顶部；所述一维水平转台包括有步进电机
、
步进电机驱动模块
、
一维水平转台通讯模块；前述光谱色散模块
、
光谱数据采集模块
、
光谱数据通讯模块
、
步进电机
、
步进电机驱动模块
、
一维水平转台通讯模块，均固定于一维水平转台内部；所述电子学控制单元放置于控制箱内，共同固定于测量支架侧边，所述电子学控制单元包括有电源管理模块
、
主控模块
、GPS
授时与定位模块
、
时钟计时模块
、
主控通讯模块
、
数据存储模块
。2.
根据权利要求1所述的一种可用于定标场多种靶标辐亮度观测的自动分时测量装置的测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：设置指定的测量时间周期，时钟计时模块进行计时，达到指定的测量时间周期时，主控模块向一维水平转台发送测量指令，装置开始进行一组测量，时钟计时模块清零，此时将测量完成一组数据所需时长分为
M
个时间片段；步骤二：在第一个时间片段，主控模块向一维水平转台发送转动指令，一维水平转台转至
θ1角度，此时观测镜头指向第一靶标，光谱数据采集模块打开快门，测量第一靶标的辐亮度数据，完成后关闭快门，测量当时的本底数据，完成后对数据进行暂时保存，之后立即进入第二个时间片段；步骤三：在第二个时间片段，主控模块向一维水平转台发送转动指令，一维水平转台转至
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小兵，石远见，张权，刘恩超，李新，王鑫蕊，杨涛，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：