CN101726733A - 移动多角度观测平台及使用其的观测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种移动多角度观测平台，包括：用于移动和支撑的三轮底盘；高度可调且用于支撑的倾斜主梁；长度可调的水平平面旋转大臂；长度可调的竖直平面旋转测量臂；伸出长度可调的参考板拖架；三轮底盘的底部设有轮子，倾斜主梁固定在该三轮底盘的上方，倾斜主梁通过上端的滚动轴承与旋转大臂实现转动连接，旋转大臂的下端采用轴承与测量臂一端实现转动连接，测量臂的一端有探头安装平台，固定有观测探头，参考板拖架用于固定参考板，与倾斜主梁通过旋转轴转动连接。本发明还提供一种使用上述移动多角度观测平台的观测方法。本发明的移动多角度观测平台能够移动，全方位多角度对同一观测热点进行观测，并且传感器到观测热点的距离可调。
Description
技术领域
本发明涉及地学地面遥感领域，特别是涉及一种应用于遥感地面观测的移动多角度观测平台及使用其的观测方法。
背景技术
地面多角度遥感是遥感发展的关键点之一。为了更好地研究辐射方向性的定量模型，从可见光到热红外遥感都迫切需要能够反映客观实际的多角度观测数据。除了遥感专用的辐射测量仪器(探头)，还需要有多角度观测装置。
目前，有代表性的多角度测量装置主要有：瑞士苏黎世大学遥感实验室的FIGOS(Sandmeier，1999，IEEE)。该装置采取方位圆形轨道和天顶弧架构，能在短时间内进行自动观测。但是该仪器容易受天顶弧的阴影影响，测量高度唯一。美国JPL的PARABOLA便携式地表及大气各向异性测量装置(Deering，1986，Remote Sensing ofEnvironment；Abdou，2000，Journal of Geophysical Research)，该设备在各个角度所测量的目标位置是变化的，因此目标热点地物必须保证均匀。1992年美国Nebraska大学发明了适合野外的大型机械手Hercules和Goliath，进行地表发射辐射和热辐射的全方位多角度自动测定，但是该设备结构复杂，投资昂贵。
因此，目前本领域技术人员迫切需要发展出能快速、准确的多角度测定平台。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动多角度观测平台设备及使用其的观测方法。克服现有技术结构复杂、不容易移动、或者传感器距离测量热点的测量距离不能调整等缺点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种移动多角度观测平台，所述平台包括：用于移动和支撑的三轮底盘；高度可调且用于支撑的倾斜主梁；长度可调的水平平面旋转大臂；长度可调的竖直平面旋转测量臂；伸出长度可调的参考板拖架；所述三轮底盘的底部设有一个小前轮和两个大轮，所述倾斜主梁固定在该三轮底盘的上方，倾斜主梁通过上端的滚动轴承与旋转大臂实现转动连接，所述旋转大臂的下端采用轴承与测量臂一端实现转动连接，所述测量臂的一端有探头安装平台，固定有观测探头，所述参考板拖架用于固定参考板，与倾斜主梁通过旋转轴转动连接。
优选地，所述三轮底盘的上方固定有配重箱，用于平衡移动多角度观测平台的重力。
优选地，所述三轮底板的三个轮子旁边均固定有辅助支撑杆，用于在地面不平的时撑起整个三轮底盘，为观测平台提供一个水平基准面。
优选地，所述倾斜主梁采用双层套管，可以伸缩，用于改变测量高度。
优选地，所述旋转大臂采用双层套管，可以伸缩，用于改变水平面的扫描半径。
优选地，所述测量臂采用双层套管，可以伸缩，用于改变垂直面的扫描半径。
优选地，所述倾斜主梁与旋转大臂、以及旋转大臂与测量臂之间的轴承连接部分采用电机进行驱动，电机的驱动系统跟控制电脑通过串口相连，测量时的天顶角和方位角可以由控制电脑精确控制，并且参考板拖架也有电机驱动，方便自动完成对参考板的测量。
优选地，所述测量臂的探头安装平台上装有角度传感器，可以精确获得天顶角和方位角。
本发明提供的测量方法包括：S1、借助整个观测平台的三轮底盘将观测平台移动到待测的热点区域；S2、将轮子旁边的辅助支撑杆放下，调整支撑杆使测量平面水平；S3、根据测量高度，调整倾斜主梁到合适的长度；S4、根据水平平面的测量半径要求，调整旋转大臂的长度；S5、根据竖直平面的测量半径要求，调整测量臂的长度；S6、调整参考板拖架的长度，使参考板的中心对准旋转大臂的旋转中心；S7、由控制主机驱动3个电机，完成任意太阳高度角和方位角的自动测量。
本发明的优点和有益效果在于，本发明的移动多角度观测平台能够移动，全方位多角度对同一观测热点进行观测，并且传感器到观测热点的距离可调。
附图说明
图1是本发明实施例的一种多角度观测平台的侧面示意图；
图2是本发明实施例的一种多角度观测平台的俯视示意图；
图3是本发明实施例的一种多角度观测平台的调整原理图；
图4是本发明实施例的一种多角度观测平台所用于调整长度的双层套筒结构原理图。
图中：1、倾斜主梁；2、旋转大臂；3、测量臂；4、轴套；5、电机；6、控制主机；7、配重箱；8、轮子；9、支撑杆；10、三轮底盘；11、参考板拖架；12、参考板；13、探头安装平台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参考图1和图2所示的本发明的一种多角度观测平台，包括：
三轮底盘10，包括三个轮子8即两个后轮和一个前轮，由T行车架连接，上方设有一个配重箱7，用于平衡整个平台的重力。每个轮子8旁边都有一个支撑杆9，可以精确调整测量底盘的水平面，用于在地面不平的时撑起整个三轮底盘，为观测平台提供一个水平基准面。控制主机也焊接在三轮底盘10上；
倾斜主梁1，焊接在两个后轮中间的车架上，倾斜主梁1的倾斜部分采用内外两层的套筒结构，可以调整长度。倾斜主梁1的上端是一个轴套，通过轴承连接旋转大臂2，倾斜主梁1的竖直部分还焊接了一个拖架轴套，用于固定参考板拖架11；
旋转大臂2，围绕着倾斜主梁1的轴套中心进行旋转，旋转大臂2的倾斜部分采用内外两层的套筒结构，可以调整长度。旋转大臂2的下端是一个轴套，通过轴承连接测量臂3；
测量臂3，围绕着旋转大臂2的轴套中心进行旋转，测量臂3的倾斜部分采用内外两层的套筒结构，可以调整长度。测量臂3的另外一端是固定测量探头的探头安装平台13，在该探头安装平台(13)上装有角度传感器，可以精确获得天顶角和方位角；
参考板拖架11，一端固定参考板12，另外一端轴连接倾斜主梁1上的拖架轴套，当需要对参考板12进行测量时，参考板拖架11运动到测量热点，测量完毕后，参考板拖架11转到测量区域外测。
倾斜主梁1与旋转大臂2、以及旋转大臂2与测量臂3之间的轴承连接部分采用电机进行驱动，电机的驱动系统跟控制电脑通过串口相连，测量时的天顶角和方位角可以由控制电脑精确控制，并且参考板拖架11也有电机驱动，方便自动完成对参考板12的测量。
参考图3所示，平台调节的目的是使得观测探头以恒定的半径对观测热点O进行各个方位多角度的观测，即探头的轨迹总是在以观测热点O为球心的半球面上，且探头方向一直指向观测热点。测量臂的长度直接决定了该测量半径，具体地，要求测量臂的旋转中心距离测量热点的竖直距离为0，观测探头中心与旋转大臂的旋转中心重合。调整测量臂的长度的同时，需要相应地调整旋转大臂和倾斜主梁的长度。
下面对本发明的测量过程进行说明。
S1、借助整个观测平台的三轮底盘10将观测平台移动到待测的热点区域；
S2、将轮子8旁边的辅助支撑杆9放下，调整支撑杆9使测量平面水平；
S3、根据测量高度，调整倾斜主梁1到合适的长度；
S4、根据水平平面的测量半径要求，调整旋转大臂2的长度；
S5、根据竖直平面的测量半径要求，调整测量臂3的长度；
S6、调整参考板拖架11的长度，使参考板12的中心对准旋转大臂2的旋转中心；
S7、由控制主机驱动3个电机，完成任意太阳高度角和方位角的自动测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种移动多角度观测平台，其特征在于，所述平台包括：
用于移动和支撑的三轮底盘(10)；
高度可调且用于支撑的倾斜主梁(1)；
长度可调的水平平面旋转大臂(2)；
长度可调的竖直平面旋转测量臂(3)；
伸出长度可调的参考板拖架(11)；
所述三轮底盘(10)的底部设有若干轮子(8)，
所述倾斜主梁(1)固定在该三轮底盘(10)的上方，倾斜主梁(1)通过上端的滚动轴承与旋转大臂(2)实现转动连接，
所述旋转大臂(2)的下端采用轴承与测量臂(3)一端实现转动连接，
所述测量臂(3)的一端有探头安装平台(13)，固定有观测探头，
所述参考板拖架(11)用于固定参考板(12)，与倾斜主梁(1)通过旋转轴转动连接。
2.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述三轮底盘(10)的上方固定有配重箱(7)，用于平衡移动多角度观测平台的重力。
3.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述三轮底板(10)的每个轮子(8)旁边均固定有辅助支撑杆(9)，用于在地面不平的时撑起整个三轮底盘，为观测平台提供一个水平基准面。
4.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述倾斜主梁(1)采用双层套管，可以伸缩，用于改变测量高度。
5.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述旋转大臂(2)采用双层套管，可以伸缩，用于改变水平面的扫描半径。
6.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述测量臂(3)采用双层套管，可以伸缩，用于改变垂直面的扫描半径。
7.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述倾斜主梁(1)与旋转大臂(2)、以及旋转大臂(2)与测量臂(3)之间的轴承连接部分采用电机进行驱动，电机的驱动系统跟控制电脑通过串口相连，测量时的天顶角和方位角可以由控制电脑精确控制，并且参考板拖架(11)也有电机驱动，方便自动完成对参考板(12)的测量。
8.如权利要求1所述的移动多角度观测平台，其特征在于，所述测量臂(3)的探头安装平台(13)上装有角度传感器，可以精确获得天顶角和方位角。
9.一种使用权利要求1～8中任一项所述的移动多角度观测平台的观测方法，其特征在于，包括：
S1、借助整个观测平台的三轮底盘(10)将观测平台移动到待测的热点区域；
S2、将轮子(8)旁边的辅助支撑杆(9)放下，调整支撑杆(9)使测量平面水平；
S3、根据测量高度，调整倾斜主梁(1)到合适的长度；
S4、根据水平平面的测量半径要求，调整旋转大臂(2)的长度；
S5、根据竖直平面的测量半径要求，调整测量臂(3)的长度；
S6、调整参考板拖架(11)的长度，使参考板(12)的中心对准旋转大臂(2)的旋转中心；
S7、由控制主机驱动3个电机，完成任意太阳高度角和方位角的自动测量。
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