CN104865201A - 一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法 - Google Patents
一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104865201A CN104865201A CN201510330972.1A CN201510330972A CN104865201A CN 104865201 A CN104865201 A CN 104865201A CN 201510330972 A CN201510330972 A CN 201510330972A CN 104865201 A CN104865201 A CN 104865201A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water body
- observation
- communication interface
- angle
- body apparent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
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。
Description
技术领域
本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法。
背景技术
水体光场是不具备各向同性的，在水色遥感反演算法、水色遥感器的水面替代定标实验以及水色遥感数据大气校正算法等研究中，水体光场的二向性是不容忽视的。对其分布规律的研究具有非常重要的科学和现实意义。水体表观光谱多角度测量数据是分析水体光场二向性的重要依据，对于大洋水体光场的二向性研究已经相对比较成熟，而内陆水体光场的二向性研究仍存在许多问题。目前，国际上能够测量水体光场二向性的设备多数是测量水下光场的，而现有的能够测量水面光场二向性的设备自动化程度不高，受人为因素影响较大，且无法满足实际现场作业获取长时间序列样本数据采集的要求。
因此，有必要提出一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法，用于在水面光场二向性研究中获取精确的光谱数据。
发明内容
为了解决现有技术中的这一难题，本发明提供了一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法，能够用于获取现场水面多个角度的光谱数据。
本发明的装置所采用的技术方案是：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、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；所述的总控系统包括控制电路板和第一水密外壳；所述的控制电路板上设置有数据存储卡，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和第一壳体装配而成，其内为中空结构，所述的控制电路板安装在所述的中空结构内；第一封盖顶部设置有电源接口、第一通讯接口、第二通讯接口和第三通讯接口；所述的电源接口与外部电源连接，所述的第一通讯接口通过电缆与所述的观测几何自动调整系统电气连接，所述的第二通讯接口通过电缆与所述的全球定位系统电气连接，所述的第三通讯接口通过电缆与所述的多角度光学测量系统电气连接；所述的观测几何自动调整系统主要包括控制单元、旋转驱动单元、方位跟踪单元、旋转台和底座；所述的控制单元提供与所述的总控系统通讯的接口，与旋转驱动单元、方位跟踪单元电气连接；所述的旋转驱动单元包括电机驱动板、步进电机、蜗轮传动机构和电机固定板；所述的电机驱动板与所述的步进电机电气连接，所述的步进电机通过螺纹连接件与电机固定板下底面固定连接、其转动轴与安装在所述的电机固定板上表面的蜗轮传动机构固定连接；所述的方位跟踪单元为一姿态传感器，用于实时跟踪所述的旋转台转动的方位；所述的旋转台包括转动盘、支撑转轴和仪器布放支架，所述的支撑转轴固定安装在所述的转动盘下表面上，所述的仪器布放支架固定安装在所述的转动盘上表面；所述的底座由顶盖和底座壳体装配而成，其内为中空结构，中空结构内设有内部安装架；所述的顶盖中央安装有旋转轴承，所述的底座壳体底部设置有与所述的总控系统的第一通讯接口连接的第四通讯接口；所述的控制单元和电机驱动板固定安装在所述的内部安装架上；所述的电机固定板固定安装在所述的顶盖下表面上，使整个旋转驱动单元都处于所述的底座的中空结构内；所述的支撑转轴穿过所述的旋转轴承与所述的蜗轮传动机构固定连接；所述的全球定位系统包括天线、GPS电路板和第二水密外壳；所述的第二水密外壳由第二封盖和第二壳体装配而成，其内为中空结构，所述的GPS电路板安装在所述的中空结构内；所述的第二封盖顶部设置有与所述的总控系统的第二通讯接口连接的第五通讯接口和天线接口，所述的天线接口通过标配连接线连接到所述的天线上；所述的全球定位系统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。
作为优选，所述的蜗轮传动机构由转动蜗轮、从动蜗轮和传动带组成；所述的支撑转轴穿过所述的旋转轴承与所述的从动蜗轮固定连接，所述的转动蜗轮通过所述的传动带与所述的从动蜗轮连接。
作为优选，所述的内部安装架上设置有安装孔，用于通过螺纹连接件将所述的控制单元和电机驱动板固定安装在其上。
作为优选，所述的控制单元为处理器和外围电路构成的单板计算机。
作为优选，所述的方位跟踪单元为一三轴电子罗盘传感器，通过螺纹连接件固定安装在所述的仪器布放支架顶端。
作为优选，所述的每套光谱仪传感器组由三个光谱仪传感器组成，分别是2个辐亮度传感器和1个辐照度传感器。
作为优选，所述的仪器布放支架包括主支撑架和若干组结构相同的支撑臂，每一组支撑臂包括2个辐亮度传感器支撑臂和1个辐照度传感器支撑臂；所述的辐亮度传感器支撑臂用于固定2个辐亮度传感器与水面法线成预设夹角分别指向天空和水面；辐照度传感器支撑臂用于固定辐照度传感器垂直指向天空。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种水体表观光谱二向性自动测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：安装部署；
首先，在待测水体中安装固定支架，使固定支架露出水面适当的高度，在固定支架上自顶向下依次安装所述的多角度光学测量系统和观测几何自动调整系统、全球定位系统和总控系统，通过电缆将所述的电源接口连接到外部电源；
步骤2：位置信息输入；
所述的总控系统与所述的全球定位系统通讯，进而获取实验地点的地理坐标信息，然后将坐标信息通过所述的第一通讯接口传送给所述的观测几何自动调整系统的控制单元；
步骤3：实时时间信息输入；
所述的总控系统将测量时间信息通过所述的第一通讯接口传送给所述的观测几何自动调整系统的控制单元；
步骤4：太阳方位角计算；
所述的观测几何自动调整系统的控制单元计算此时的太阳方位角，将步骤2和步骤3输入的位置信息和时间信息作为计算太阳方位角γ的输入参数，计算太阳方位角γ的公式如下：
其中，h为太阳高度角，为观测地点的地理纬度，δ为太阳赤纬角，观测地点午前太阳方位角γ为360°-A，午后太阳方位角γ为A；
步骤5：观测几何自动调整；
安装在所述的方位跟踪单元上的三轴电子罗盘传感器，分别获取到X、Y、Z三轴的磁场强度，计算得到水体表观光谱观测仪器方位角，即X轴与正南方向的夹角B：
B＝tan-1(Y/X)*(180°/π)+180°；
X、Y分别是X轴和Y轴的磁场强度对应的数字量化输出值；
所述的控制单元一边下达指令给所述的旋转驱动单元，让所述电机驱动板驱动所述的步进电机，从而通过所述的蜗轮传动机构带动所述的旋转台及承载在旋转台上的多角度光学测量系统进行旋转，一边实时将计算得到的水体表观光谱观测仪器方位角B与步骤4计算得到的太阳方位角γ进行比较，当水体表观光谱观测仪器方向与太阳直射方向夹角达到预设角度时，所述的控制单元下达停止转动的命令给所述的旋转驱动单元，实现了多角度光学测量系统的观测几何的自动调整；
步骤6：多角度光谱采集；
所述的总控系统通过所述的第三通讯接口分别控制安装在所述的仪器布放支架不同方位上的光谱仪传感器组，同时采集所有观测方位的水体辐亮度、天空光辐亮度及下行辐照度光谱数据。
本发明可以在水体表观光谱二向性研究实验中轻松实现若干个观测方位上的水体表观光谱的自动测量，能够严格调整观测角度，并行采集光谱数据，保证了若干个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。
附图说明
图1：为本发明实施例的装置原理示意图；
图2：为本发明实施例的装置整体结构示意图；
图3：为本发明实施例的多角度光学测量系统的结构示意图；
图4：为本发明实施例的观测几何自动调整系统的内部结构示意图；
图5：为本发明实施例的观测几何自动调整系统的旋转驱动单元结构示意图；
图6：为本发明实施例的方法流程图；
图中：1-总控系统，11-控制电路板，111-数据存储卡，121-第一封盖，122-第一壳体，1211-电源接口，1212-第一通讯接口，1213-第二通讯接口，1214-第三通讯接口，2-观测几何自动调整系统，21-控制单元，221-电机驱动板，222-步进电机，2231-转动蜗轮，2232-从动蜗轮，2233-传动带，224-电机固定板，23-方位跟踪单元，24-旋转台，241-转动盘，242-支撑转轴，2431-主支撑架，2432-辐亮度传感器支撑臂，2433-辐照度传感器支撑臂，25-底座，251-顶盖，252-底座壳体，2521-第四通讯接口，253-内部安装架，254-旋转轴承，3-全球定位系统，31-天线，32-GPS电路板，331-第二封盖，332-第二壳体，3311-第五通讯接口，3312-天线接口，4-多角度光学测量系统，41-辐亮度传感器，42-辐照度传感器。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例是在鄱阳湖进行的实验，实验仅测量了2个角度的水体光谱，分别是(θ：40，-45)、(θ：40，135)，135度对称过去就是-45度。
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明提供的一种水体表观光谱二向性自动测量装置，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；总控系统1包括控制电路板11和第一水密外壳；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；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，控制电路板11安装在所述的中空结构内；第一封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；电源接口1211与外部电源连接，第一通讯接口1212通过电缆与观测几何自动调整系统2电气连接，第二通讯接口1213通过电缆与全球定位系统3电气连接，第三通讯接口1214通过电缆与多角度光学测量系统4电气连接；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；控制单元21提供与总控系统1通讯的接口，与旋转驱动单元、方位跟踪单元23电气连接；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；电机驱动板221与步进电机222电气连接，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、其转动轴与安装在电机固定板224上表面的蜗轮传动机构固定连接；方位跟踪单元23为一姿态传感器，用于实时跟踪旋转台24转动的方位；旋转台24包括转动盘241、支撑转轴242和仪器布放支架，支撑转轴242固定安装在转动盘241下表面上，仪器布放支架固定安装在转动盘241上表面；方位跟踪单元23为一三轴电子罗盘传感器，通过螺纹连接件固定安装在仪器布放支架顶端；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，内部安装架253上设置有安装孔，用于通过螺纹连接件将控制单元21和电机驱动板221固定安装在其上；顶盖251中央安装有旋转轴承254，底座壳体252底部设置有与总控系统1的第一通讯接口1212连接的第四通讯接口2521；控制单元21和电机驱动板221固定安装在内部安装架253上；电机固定板224固定安装在顶盖251下表面上，使整个旋转驱动单元都处于底座25的中空结构内；支撑转轴242穿过旋转轴承254与蜗轮传动机构固定连接；蜗轮传动机构由转动蜗轮2231、从动蜗轮2232和传动带2233组成；支撑转轴242穿过旋转轴承254与从动蜗轮2232固定连接，转动蜗轮2231通过传动带2233与从动蜗轮2232连接；全球定位系统3包括天线31、GPS电路板32和第二水密外壳；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，GPS电路板32安装在中空结构内；第二封盖331顶部设置有与总控系统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，天线接口3312通过标配连接线连接到天线31上；全球定位系统3用于获取实验地点的经纬度信息；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，每套光谱仪传感器组由三个光谱仪传感器组成，分别是2个辐亮度传感器41和1个辐照度传感器42；仪器布放支架包括主支撑架2431和若干组结构相同的支撑臂，每一组支撑臂包括2个辐亮度传感器支撑臂2432和1个辐照度传感器支撑臂2433；辐亮度传感器支撑臂2432可固定2个辐亮度传感器41与水面法线成预设夹角分别指向天空和水面；辐照度传感器支撑臂2433可固定辐照度传感器42垂直指向天空；光谱仪传感器组分别安装在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。
请见图6，利用本发明提供的装置进行的鄱阳湖水体表观光谱二向性观测步骤如下：
步骤1：如图2所示，在实验地点安装本发明的装置，首先，在待测水体中安装固定支架，使固定支架露出水面适当的高度，在固定支架上自顶向下依次安装多角度光学测量系统4和观测几何自动调整系统2、全球定位系统3和总控系统1，通过电缆将电源接口1211连接到外部电源；
步骤2：位置信息输入；
总控系统1与全球定位系统3通讯，进而获取实验地点的地理坐标信息，然后将坐标信息通过第一通讯接口1212传送给观测几何自动调整系统2的控制单元21；
步骤3：实时时间信息输入；
总控系统1将测量时间信息通过第一通讯接口1212传送给观测几何自动调整系统2的控制单元21；
步骤4：太阳方位角计算；
观测几何自动调整系统2的控制单元21计算此时的太阳方位角，将步骤2和步骤3输入的位置信息和时间信息作为计算太阳方位角γ的输入参数，计算太阳方位角γ的公式如下：
其中，h为太阳高度角，为观测地点的地理纬度，δ为太阳赤纬角，观测地点午前太阳方位角γ为360°-A，午后太阳方位角γ为A；
步骤5：观测几何自动调整；
安装在方位跟踪单元23上的三轴电子罗盘传感器，分别获取到X、Y、Z三轴的磁场强度，计算得到水体表观光谱观测仪器方位角，即X轴与正南方向的夹角B：
B＝tan-1(Y/X)*180°/π+180°；
X、Y分别是X轴和Y轴的磁场强度对应的数字量化输出值；
控制单元21一边下达指令给旋转驱动单元，让所述电机驱动板221驱动步进电机222，从而通过蜗轮传动机构带动旋转台24及承载在旋转台24上的多角度光学测量系统4进行旋转，一边实时将计算得到的水体表观光谱观测仪器方位角B与步骤4计算得到的太阳方位角γ进行比较，当水体表观光谱观测仪器方向与太阳直射方向夹角达到预设角度时，控制单元21下达停止转动的命令给旋转驱动单元，实现了多角度光学测量系统4的观测几何的自动调整；
步骤6：多角度光谱采集；
总控系统1通过第三通讯接口分别控制安装在仪器布放支架不同方位上的光谱仪传感器组，同时采集所有观测方位的水体辐亮度、天空光辐亮度及下行辐照度光谱数据。
按照上述方法，本实施例装置在鄱阳湖水体表观光谱二向性研究实验中实现了两个观测方位上的水体表观光谱的自动测量。
尽管本说明书较多地使用了总控系统1，控制电路板11，数据存储卡111，第一水密外壳，第一封盖121，第一壳体122，电源接口1211，第一通讯接口1212，第二通讯接口1213，第三通讯接口1214，观测几何自动调整系统2，控制单元21，旋转驱动单元，电机驱动板221，步进电机222，蜗轮传动机构，转动蜗轮2231，从动蜗轮2232，传动带2233，电机固定板224，方位跟踪单元23，旋转台24，转动盘241，支撑转轴242，仪器布放支架，辐亮度传感器支撑臂2432，辐照度传感器支撑臂2433，底座25，顶盖251，底座壳体252，第四通讯接口2521，内部安装架253，旋转轴承254，全球定位系统3，天线31，GPS电路板32，第二水密外壳，第二封盖331，第二壳体332，第五通讯接口3311，天线接口3312，多角度光学测量系统4，辐亮度传感器41，辐照度传感器42等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一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。
2.根据权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：所述的蜗轮传动机构由转动蜗轮(2231)、从动蜗轮(2232)和传动带(2233)组成；所述的支撑转轴(242)穿过所述的旋转轴承(254)与所述的从动蜗轮(2232)固定连接，所述的转动蜗轮(2231)通过所述的传动带(2233)与所述的从动蜗轮(2232)连接。
3.根据权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：所述的内部安装架(253)上设置有安装孔，用于通过螺纹连接件将所述的控制单元(21)和电机驱动板(221)固定安装在其上。
4.根据权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：所述的控制单元(21)为处理器和外围电路构成的单板计算机。
5.根据权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：所述的方位跟踪单元(23)为一三轴电子罗盘传感器，通过螺纹连接件固定安装在所述的仪器布放支架顶端。
6.根据权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：所述的每套光谱仪传感器组由三个光谱仪传感器组成，分别是2个辐亮度传感器(41)和1个辐照度传感器(42)。
7.根据权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：所述的仪器布放支架包括主支撑架(2431)和若干组结构相同的支撑臂，每一组支撑臂包括2个辐亮度传感器支撑臂(2432)和1个辐照度传感器支撑臂(2433)；所述的辐亮度传感器支撑臂(2432)用于固定2个辐亮度传感器(41)与水面法线成预设夹角分别指向天空和水面；辐照度传感器支撑臂(2433)用于固定辐照度传感器42垂直指向天空。
8.一种利用权利要求1所述的水体表观光谱二向性自动测量进行水体表观光谱二向性自动测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：安装部署；
首先，在待测水体中安装固定支架，使固定支架露出水面适当的高度，在固定支架上自顶向下依次安装所述的多角度光学测量系统(4)和观测几何自动调整系统(2)、全球定位系统(3)和总控系统(1)，通过电缆将所述的电源接口(1211)连接到外部电源；
步骤2：位置信息输入；
所述的总控系统(1)与所述的全球定位系统(3)通讯，进而获取实验地点的地理坐标信息，然后将坐标信息通过所述的第一通讯接口(1212)传送给所述的观测几何自动调整系统(2)的控制单元(21)；
步骤3：实时时间信息输入；
所述的总控系统(1)将测量时间信息通过所述的第一通讯接口(1212)传送给所述的观测几何自动调整系统(2)的控制单元(21)；
步骤4：太阳方位角计算；
所述的观测几何自动调整系统(2)的控制单元(21)计算此时的太阳方位角；
步骤5：观测几何自动调整；
安装在所述的方位跟踪单元(23)上的三轴电子罗盘传感器，分别获取到X、Y、Z三轴的磁场强度，计算得到水体表观光谱观测仪器方位角，即X轴与正南方向的夹角B；
所述的控制单元(21)一边下达指令给所述的旋转驱动单元，让所述电机驱动板(221)驱动所述的步进电机(222)，从而通过所述的蜗轮传动机构带动所述的旋转台(24)及承载在旋转台(24)上的多角度光学测量系统(4)进行旋转，一边实时将计算得到的水体表观光谱观测仪器方位角与步骤4计算得到的太阳方位角γ进行比较，当水体表观光谱观测仪器方向与太阳直射方向夹角达到预设角度时，所述的控制单元(21)下达停止转动的命令给所述的旋转驱动单元，实现了多角度光学测量系统(4)的观测几何的自动调整；
步骤6：多角度光谱采集；
所述的总控系统(1)通过所述的第三通讯接口分别控制安装在所述的仪器布放支架不同方位上的光谱仪传感器组，同时采集所有观测方位的水体辐亮度、天空光辐亮度及下行辐照度光谱数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤4中所述的太阳方位角计算，是将步骤2和步骤3输入的位置信息和时间信息作为计算太阳方位角γ的输入参数，计算太阳方位角γ的公式如下：
其中，h为太阳高度角，为观测地点的地理纬度，δ为太阳赤纬角，观测地点午前太阳方位角γ为360°-A，午后太阳方位角γ为A。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤5中所述的水体表观光谱观测仪器方位角B为：
B＝tan-1(Y/X)*(180°/π)+180°；
X、Y分别是X轴和Y轴的磁场强度对应的数字量化输出值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510330972.1A CN104865201B (zh) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510330972.1A CN104865201B (zh) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104865201A true CN104865201A (zh) | 2015-08-26 |
| CN104865201B CN104865201B (zh) | 2017-06-16 |
Family
ID=53911184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510330972.1A Active CN104865201B (zh) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104865201B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109084894A (zh) * | 2018-06-18 | 2018-12-25 | 陕西中科启航科技有限公司 | 走航式水体光谱观测系统及观测方法 |
| CN109490221A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-19 | 深圳市中达瑞和科技有限公司 | 水体表观光谱测量装置及其测量方法 |
| CN109556713A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-04-02 | 华东师范大学 | 太阳跟踪式水面高光谱自动观测及数据采集系统 |
| CN110146167A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-20 | 浙江大学 | 一种基于在滑轨上移动光谱仪的极地海冰剖面光谱辐射测量系统 |
| CN111239051A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种自然水体海面偏振高光谱观测系统 |
| CN111965335A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-20 | 西南石油大学 | 一种成品油管道的拖尾油模拟实验装置 |
| CN112504446A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | 西藏大学 | 一种多通道的太阳光光谱观测装置及高精度观测方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0830765A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Toyo Constr Co Ltd | 水域モニタリングシステム |
| CN103279135A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-04 | 国家海洋技术中心 | 水上光谱仪观测方向自动调整装置 |
| CN104007455A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-08-27 | 武汉大学 | 一种适用于水域工作的可防水的gps定位装置 |
| CN104296873A (zh) * | 2014-10-10 | 2015-01-21 | 核工业北京地质研究院 | 一种光谱二向性测量系统 |
| CN204718952U (zh) * | 2015-06-15 | 2015-10-21 | 武汉大学 | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置 |
-
2015
- 2015-06-15 CN CN201510330972.1A patent/CN104865201B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0830765A (ja) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Toyo Constr Co Ltd | 水域モニタリングシステム |
| CN103279135A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-04 | 国家海洋技术中心 | 水上光谱仪观测方向自动调整装置 |
| CN104007455A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-08-27 | 武汉大学 | 一种适用于水域工作的可防水的gps定位装置 |
| CN104296873A (zh) * | 2014-10-10 | 2015-01-21 | 核工业北京地质研究院 | 一种光谱二向性测量系统 |
| CN204718952U (zh) * | 2015-06-15 | 2015-10-21 | 武汉大学 | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李俊生 等: "太湖水面多角度遥感反射率光谱测量与方向特性分析", 《光谱学与光谱分析》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109084894A (zh) * | 2018-06-18 | 2018-12-25 | 陕西中科启航科技有限公司 | 走航式水体光谱观测系统及观测方法 |
| CN109084894B (zh) * | 2018-06-18 | 2019-05-07 | 陕西中科启航科技有限公司 | 走航式水体光谱观测系统及观测方法 |
| CN109490221A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-19 | 深圳市中达瑞和科技有限公司 | 水体表观光谱测量装置及其测量方法 |
| CN109556713A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-04-02 | 华东师范大学 | 太阳跟踪式水面高光谱自动观测及数据采集系统 |
| CN110146167A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-20 | 浙江大学 | 一种基于在滑轨上移动光谱仪的极地海冰剖面光谱辐射测量系统 |
| CN111239051A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种自然水体海面偏振高光谱观测系统 |
| CN111965335A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-20 | 西南石油大学 | 一种成品油管道的拖尾油模拟实验装置 |
| CN111965335B (zh) * | 2020-08-19 | 2022-01-28 | 西南石油大学 | 一种成品油管道的拖尾油模拟实验装置 |
| CN112504446A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | 西藏大学 | 一种多通道的太阳光光谱观测装置及高精度观测方法 |
| CN112504446B (zh) * | 2020-11-27 | 2024-01-26 | 西藏大学 | 一种多通道的太阳光光谱观测装置及高精度观测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104865201B (zh) | 2017-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104865201A (zh) | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法 | |
| ES2882929T3 (es) | Procedimiento de pilotaje predictivo de la orientación de un seguidor solar | |
| ES2926018T3 (es) | Procedimiento de pilotaje de la orientación de un seguidor solar basado en unos modelos cartográficos | |
| AU2022201054B2 (en) | Method for controlling the orientation of a solar module with two photoactive faces | |
| CN103837126B (zh) | 以天体位置作为标校基准的三维空间方向角测量装置及方法 | |
| CN103279135B (zh) | 水上光谱仪观测方向自动调整装置 | |
| CN204718952U (zh) | 一种水体表观光谱二向性自动测量装置 | |
| CN107179775B (zh) | 一种基于无人机的多角度地表光谱自动测量系统及方法 | |
| CN102323219A (zh) | 基于自然天体光源的便携式大气污染成分日夜遥测装置 | |
| CN107843775B (zh) | 姿态可感知雷暴云三维电场探空仪 | |
| CN102565064B (zh) | 一种光谱自动化测量装置 | |
| CN108982370A (zh) | 一种应用于大气观测移动平台的太阳直射辐射测量系统 | |
| CN104880417B (zh) | 一种适用于水面光谱远程实时监测的自动化装置与方法 | |
| CN103674853B (zh) | 一种移动式区域大气污染气体分布遥测系统 | |
| CN102944304A (zh) | 一种水面上光谱测量的多角度观测支架 | |
| CN106323342A (zh) | 航空扫描仪回转轴线的高精度引出方法 | |
| CN113325880B (zh) | 适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法 | |
| CN107589431A (zh) | 一种提高机载光电系统目标定位精度的校靶方法 | |
| CN107402186A (zh) | 水体原位表观光谱观测方法 | |
| Findlay et al. | A Wide-Field Camera and Fully Remote Operations at the Wyoming Infrared Observatory | |
| CN103134483A (zh) | 一种地理正北方向测量仪 | |
| CN104865190B (zh) | 一种观测几何自动调整的水体表观光谱观测装置与方法 | |
| CN101324435A (zh) | 一种获得方向信息的方法与装置 | |
| RU2579169C1 (ru) | Система позиционирования и слежения за солнцем концентраторной фотоэнергоустановки | |
| CN204718947U (zh) | 一种观测几何自动调整的水体表观光谱观测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |