CN109459056A - 一种地面目标主被动联合探测装置及飞行器 - Google Patents

一种地面目标主被动联合探测装置及飞行器 Download PDF

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李秀伟
徐红新
栾英宏
赵锋
孙彦龙
施未勋
李宁杰
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Abstract

本发明涉及一种地面目标主被动联合探测装置及飞行器，该装置的主动天线接收其辐射发出后再经过地面目标反射回来的散射信号，被动天线接收地面目标的辐射信号，主动天线和被动天线采集的数据通过融合反演算法整合获得的数据与卫星载荷探测到的数据进行比对，以检验卫星载荷探测数据的真实性。本发明有利于改进融合反演算法和提高星载微波载荷产品质量。

Description

一种地面目标主被动联合探测装置及飞行器
技术领域
本发明涉及地面目标探测领域，具体涉及一种地面目标主被动联合探测装置及飞行器。
背景技术
土壤含水量、地表水体动态变化和水质等卫星遥感数据的精确探测为我国水旱灾害预警、水资源宏观调控提供重要的数据支撑。
然而，卫星遥感数据能否真实反映目标的实际情况不仅依赖于探测仪技术和相关物理模型的进步，更多的还需要开展真实性检验工作，利用地面目标主被动联合探测装置开展机载校飞试验，获取目标的遥感数据，与卫星数据进行比对，对于改进地面数据融合反演算法和提高星载微波载荷产品质量具有重要意义。
发明内容
针对目前卫星遥感探测数据真实性检验问题，本发明通过地面目标主被动联合探测装置获取地面目标的遥感数据，并将该数据与卫星数据进行比对，为改进地面数据融合反演算法和提高星载微波载荷产品质量提供依据。
为了实现上述目的，本发明提供了一种地面目标主被动联合探测装置，包括主动天线、被动天线、驱动机构、接收机、收发组件和数据处理系统，其中，
所述收发组件分别与所述主动天线和所述数据处理系统电连接，所述主动天线接收其辐射发出后再经过地面目标反射回来的散射信号，并将该接收到的信号传输给所述收发组件进行放大处理，放大处理后的信号由所述数据处理系统进行采集、处理和存储；
所述被动天线和驱动机构驱动连接，所述被动天线由所述驱动机构驱动做机械扫描；
所述接收机分别与所述被动天线和数据处理系统电连接，所述被动天线接收地面目标的辐射信号，并将接收到的信号传输给所述接收机进行放大处理，放大处理后的信号由所述数据处理系统进行采集、处理和存储；
所述主动天线和被动天线采集的数据通过融合反演算法整合获得的数据与卫星载荷探测到的数据进行比对，以检验卫星载荷探测数据的准确性。
较佳地，所述驱动机构包括驱动电机和角度传感器，所述驱动电机的输出轴与所述被动天线连接，驱动被动天线做机械扫描；所述角度传感器分别与所述被动天线电连接，所述角度传感器实时采集所述被动天线的机械角度信息。
较佳地，所述主动天线与地面成27°夹角，覆盖地面探测区域12°～42°，幅宽2km。
较佳地，所述被动天线由所述驱动机构驱动做27°±6°范围内的机械扫描，通过机械扫描实现覆盖地面探测区域12°～42°，幅宽2km。
较佳地，还包括惯导组件，所述惯导组件实时采集所述地面目标主被动联合探测装置所在的飞行器的飞行姿态信息，并传输给所述数据处理系统，所述数据处理系统对所述飞行姿态信息进行处理和存储，以修正飞行器飞行姿态的波动对主动天线和被动天线指向角度准确性的影响。
本发明还提供了一种飞行器，包括一吊舱和上述任一所述的地面目标主被动联合探测装置。
较佳地，所述吊舱挂于飞行器外部，所述主动天线、被动天线、驱动机构、接收机、收发组件固定安装于所述吊舱内，所述数据处理系统固定安装于飞行器内部。
较佳地，所述惯导组件固定安装于飞行器内部。
较佳地，还包括第一支撑架，所述第一支撑架固定安装于所述吊舱内，所述主动天线和收发组件固定安装在所述第一支撑架上。
较佳地，还包括第二支撑架，所述第二支撑架固定安装于所述吊舱内，所述接收机和驱动机构固定安装在第二支撑架上，所述被动天线固定安装在所述驱动机构上。
较佳地，所述吊舱采用透波材料。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
本发明的地面目标主被动联合探测装置，通过机载校飞试验，主动天线和被动天线采集的数据通过反演融合算法整合获得的数据与卫星载荷同一时间针对同一地面目标区域探测到的数据进行比对，以对探测到的土壤含水量、地表水体动态变化和水质等数据进行真实性检验，对于改进地面数据融合反演算法和提高星载微波载荷产品质量具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1为本发明实施例地面目标主被动联合探测装置的主、被动天线正面结构示意图；
图2为本发明实施例地面目标主被动联合探测装置的主、被动天线反面结构示意图；
图3为本发明实施例地面目标主被动联合探测装置的目标探测区域示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明提供的地面目标主被动联合探测装置进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
请参考图1和图2，一种地面目标主被动联合探测装置，包括主动天线1、被动天线4、驱动机构3、接收机5、收发组件2和数据处理系统7，其中，
主动天线1和收发组件2电连接，收发组件2和数据处理系统7电连接，主动天线1接收其辐射发出后再经过地面目标反射回来的散射信号，并将该接收到的信号传输给收发组件2进行放大处理，放大处理后的信号由数据处理系统7进行采集、处理和存储；
所述被动天线4和驱动机构3驱动连接，所述被动天线4由所述驱动机构3驱动做机械扫描；
所述被动天线4和接收机5电连接，所述接收机5和数据处理系统7电连接，所述被动天线4接收地面目标的辐射信号，并将接收到的信号传输给所述接收机5进行放大处理，放大处理后的信号由所述数据处理系统7进行采集、处理和存储；
所述主动天线1和被动天线4采集的数据通过融合反演算法整合获得的数据与卫星载荷探测到的数据进行比对，以检验卫星载荷探测数据的真实性。比对时，采用二者同一时间针对同一目标区域获取的数据进行比对。
本实施例中，主动天线1和被动天线4均采用平板微带天线。主动天线1采集的是亚米级分辨率但精度较低的数据，被动天线4采集的是千米级分辨率但精度较高的数据，主动天线1采集的数据和被动天线4采集的数据进行反演融合后得到百米级分辨率且精度合适的数据，该数据用于与卫星载荷同一时间针对同一目标区域的探测数据进行比对。
作为一种实施例，所述驱动机构3包括驱动电机31和角度传感器32，所述驱动电机31的输出轴与所述被动天线4连接，驱动被动天线4做机械扫描；所述角度传感器32分别与所述被动天线4电连接，所述角度传感器32实时采集所述被动天线4的机械角度信息，通过该机械角度信息确定被动天线4和地面的夹角。
作为一种实施例，主动天线1与地面成27°夹角，请参考图3，主动天线1覆盖地面探测区域12°～42°，幅宽2km。相应地，主动天线1的中心指向27°，3dB波束宽度为30°。
作为一种实施例，被动天线4由所述驱动机构3驱动做27°±6°范围内的机械扫描，请参考图3，通过机械扫描实现被动天线4覆盖地面探测区域12°～42°，幅宽2km。相应地，被动天线的3dB波束宽度为18°。
作为一种实施例，地面目标主被动联合探测装置还包括惯导组件6，惯导组件6实时采集所述地面目标主被动联合探测装置所在的飞行器的飞行姿态信息，并传输给数据处理系统7，数据处理系统7对飞行姿态信息进行处理和存储，以修正飞行器飞行姿态的波动对主动天线1和被动天线4指向角度准确性的影响。
本发明实施例还提供一种飞行器，包括一吊舱和上述任一所述的地面目标主被动联合探测装置。这里，飞行器可采用飞机、飞艇和热气球等。
作为一种实施例，请参考图1和图2，吊舱8挂于飞行器外部，主动天线1、被动天线4、驱动机构3、接收机5、收发组件2固定安装于所述吊舱8内，数据处理系统7固定安装于飞行器内部。
作为一种实施例，惯导组件6固定安装于飞行器内部。
作为一种优选的实施例，请参考图1和图2，该飞行器还包括第一支撑架9，第一支撑架9固定安装于吊舱8内，主动天线1固定安装在所述第一支撑架9上，收发组件2固定安装在第一支撑架9上且位于主动天线1反面。
作为一种优选的实施例，请参考图1和图2，该飞行器还包括第二支撑架10，第二支撑架10固定安装于所述吊舱8内，所述驱动机构3固定安装在第二支撑架10上，所述被动天线4固定安装在所述驱动机构3上，接收机5固定安装在第二支撑架10上且位于被动天线4反面。
作为一种优选的实施例，吊舱8采用透波频段大于1.4GHz的透波材料。透波材料具有较大的透波率、低的反射率和损耗，能够满足地面目标主被动联合探测装置探测地面目标的精度要求。
采用本装置开展机载校飞试验时，主动天线1和被动天线4分别获取被观测目标区域的散射信号和辐射信号，分别经收发组件2和接收机5进行放大，由数据处理系统7采集、处理和存储后与同一时间卫星载荷探测到的同一目标区域的遥感数据进行比对，对于改进地面数据融合反演算法和提高星载微波载荷产品质量具有重要意义。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种地面目标主被动联合探测装置，其特征在于，包括主动天线、被动天线、驱动机构、接收机、收发组件和数据处理系统，其中，
所述收发组件分别与所述主动天线和所述数据处理系统电连接，所述主动天线接收其辐射发出后再经过地面目标反射回来的散射信号，并将该接收到的信号传输给所述收发组件进行放大处理，放大处理后的信号由所述数据处理系统进行采集、处理和存储；
所述被动天线和驱动机构驱动连接，所述被动天线由所述驱动机构驱动做机械扫描；
所述接收机分别与所述被动天线和数据处理系统电连接，所述被动天线接收地面目标的辐射信号，并将接收到的信号传输给所述接收机进行放大处理，放大处理后的信号由所述数据处理系统进行采集、处理和存储；
所述主动天线和被动天线采集的数据通过融合反演算法整合获得的数据与卫星载荷探测到的数据进行比对，以检验卫星载荷探测数据的真实性。
2.根据权利要求1所述的地面目标主被动联合探测装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机和角度传感器，所述驱动电机的输出轴与所述被动天线连接，驱动被动天线做机械扫描；所述角度传感器分别与所述被动天线电连接，所述角度传感器实时采集所述被动天线的机械角度信息。
3.根据权利要求1所述的地面目标主被动联合探测装置，其特征在于，所述主动天线与地面成27°夹角，覆盖地面探测区域12°～42°，幅宽2km。
4.根据权利要求1所述的地面目标主被动联合探测装置，其特征在于，所述被动天线由所述驱动机构驱动做27°±6°范围内的机械扫描，通过机械扫描实现覆盖地面探测区域12°～42°，幅宽2km。
5.根据权利要求1所述的地面目标主被动联合探测装置，其特征在于，还包括惯导组件，所述惯导组件实时采集所述地面目标主被动联合探测装置所在的飞行器的飞行姿态信息，并传输给所述数据处理系统，所述数据处理系统对所述飞行姿态信息进行处理和存储，以修正飞行器飞行姿态的波动对主动天线和被动天线指向角度准确性的影响。
6.一种飞行器，其特征在于，包括一吊舱和如权利要求1～5任一所述的地面目标主被动联合探测装置。
7.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述吊舱挂于飞行器外部，所述主动天线、被动天线、驱动机构、接收机、收发组件固定安装于所述吊舱内，所述数据处理系统固定安装于飞行器内部。
8.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述惯导组件固定安装于飞行器内部。
9.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于，还包括第一支撑架，所述第一支撑架固定安装于所述吊舱内，所述主动天线和收发组件固定安装在所述第一支撑架上。
10.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于，还包括第二支撑架，所述第二支撑架固定安装于所述吊舱内，所述接收机和驱动机构固定安装在第二支撑架上，所述被动天线固定安装在所述驱动机构上。
11.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述吊舱采用透波材料。
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