CN110609573A - 一种无人机载高光谱遥感实时监测系统 - Google Patents

一种无人机载高光谱遥感实时监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于高光谱遥感技术领域，具体公开一种无人机载高光谱遥感实时监测系统。本发明中，天线通过插孔与无人机载平台连接；机箱固定在无人机载平台上；凹透镜一、凸透镜一、凸透镜二、半透半反镜、AOTF声光可调滤波器组、凹透镜二、传感器通过光学支架和螺丝固定在机箱中；射频信号源、中央处理器、电源系统、存储系统通过螺丝固定在机箱上；声光可调滤波器组通过电线与射频信号源连接；传感器通过数据线与中央处理器连接；射频信号源通过信号线同中央处理器连接；中央处理器通过数据线与存储系统连接；中央处理器通过电源线与电源系统连接；中央处理器通过电线与天线相连。本发明提供更多波段的信息，并能进行实时传输，还可远程操作，适应性广。

Description

一种无人机载高光谱遥感实时监测系统
技术领域
本发明属于高光谱遥感技术领域，具体公开一种无人机载高光谱遥感实时监测系统。
背景技术
野外地质查证过程中经常会遇到一些人力无法抵达的地区，利用无人机进行，但传统的视屏传输无人机只能发送红绿蓝三波段图像信号，反映的地表信息十分有限。高光谱成像技术能提供更多的地表信息，但数据量巨大，一般都是首先记录在存储设备中，待无人机返航后再对数据进行处理，数据结果的时效性得不到保证。本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统可以弥补上述不足。
发明内容
本发明解决的技术问题：
本发明提供一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，该系统可提供更多波段的信息，并能进行实时传输，还可远程操作，适应性广。
本发明采用的技术方案：
一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，包括无人机载平台、凹透镜一、凸透镜一、凸透镜二、半透半反镜、AOTF声光可调滤波器、凹透镜二、传感器、射频信号源、中央处理器、电源系统、存储系统、天线、地面控制器和显示器、机箱，天线通过插孔与无人机载平台连接；机箱固定在无人机载平台上；凹透镜一、凸透镜一、凸透镜二、半透半反镜、AOTF声光可调滤波器组、凹透镜二、传感器通过光学支架和螺丝固定在机箱中；射频信号源、中央处理器、电源系统、存储系统通过螺丝固定在机箱上；声光可调滤波器组通过电线与射频信号源连接；传感器通过数据线与中央处理器连接；射频信号源通过信号线同中央处理器连接；中央处理器通过数据线与存储系统连接；中央处理器通过电源线与电源系统连接；中央处理器通过电线与天线相连。
所述无人机载平台为旋翼无人机，能够实现垂直起降、悬停、巡航等功能。
所述凹透镜一、凸透镜一、凸透镜二表面镀多层通透膜保证光通透率达到最大，光经凹透镜一、凸透镜一、凸透镜二后为直径R的平行光束。
所述半透半反镜的口径超过R，表面镀多层透射和反射膜保证透过光和反射光可以分开。
所述半透半反镜能够将400nm-2500nm之间的光分为2路、4路或更多路，每路光的波段范围不一样。
多个口径为R，光谱波段工作范围不同的AOTF声光可调滤波器，与半透半反镜分出的光的路数和波段范围相对应，总体工作范围介于400nm-2500nm之间。
所述射频信号发射源与AOTF声光可调滤波器工作波段相对应。
所述凹透镜二保证AOTF声光可调滤波器出射的光经发散后可投到传感器的焦平面上，传感器与AOTF声光可调滤波器的波段工作范围一致。
所述中央处理器采用FPGA，能够控制射频信号发射源中的射频信号源，进而控制AOTF声光可调滤波器，同时中央处理器还与天线相连可以远程传输信号。
所述地面控制系统为带显示器的遥控装置，即接收并显示天线传输回来的视屏数据，也向天线发送指令信号，由天线接收信号后传递给中央处理器，中央处理器通过控制射频信号发射源调整AOTF声光可调滤波器的数据采集波段。
本发明的有益技术效果：
1)本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，通过射频信号发射器，可将入射光线快速、高分辨率分光，速度快，精确度高，分辨率高，波长稳定性好，信噪比高，实现电子谱段全谱扫描；
2)本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，体积小巧，功耗低；
3)本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，能够实时显示，根据需要进行特定波段的图像采集与传输。
附图说明
附图1：本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统结构示意图；
图中：1-无人机载平台；2-凹透镜一；3-凸透镜一；4-凸透镜二；5-半透半反镜；6-AOTF声光可调滤波器组；7-凹透镜二；8-传感器；9-射频信号源；10-中央处理器；11-电源系统；12-存储系统；13-天线；14-地面控制器和显示器；15-机箱
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，包括：无人机载平台1、凹透镜一2、凸透镜一3、凸透镜二4、半透半反镜5、AOTF声光可调滤波器6、凹透镜二7、传感器8、射频信号源9、中央处理器10、电源系统11、存储系统12、天线13、地面控制器和显示器14、机箱15，
天线13通过插孔与无人机载平台1连接；机箱15通过螺丝固定在无人机载平台1上；凹透镜一2、凸透镜一3、凸透镜二4、半透半反镜5、AOTF声光可调滤波器组6、凹透镜二7、传感器8通过光学支架和螺丝固定在机箱15中；射频信号源9、中央处理器10、电源系统11、存储系统12通过螺丝固定在机箱15上；声光可调滤波器组6通过电线与射频信号源9连接；传感器8通过数据线与中央处理器10连接；射频信号源9通过信号线同中央处理器10连接；中央处理器10通过数据线与存储系统12连接；中央处理器10通过电源线与电源系统11连接；中央处理器10通过电线与天线13相连。无人机载平台1为旋翼无人机，可实现垂直起降、悬停、巡航等功能。
凹透镜一2、凸透镜一3、凸透镜二4表面镀多层通透膜保证光通透率达到最大，光经凹透镜一2、凸透镜一3、凸透镜二4后为直径R的平行光束。
半透半反镜5为一块口径超过R(根据部分1出射光线的直径设置)的半透半反镜，表面镀多层透射和反射膜保证透过光和反射光可以分开，根据实际需要将400nm-2500nm之间的光分为2路、4路或更多路，每路光的波段范围不一样。
多个口径为R(根据实际情况可调)，光谱波段工作范围不同的AOTF组6，与部分5分出的光的路数和波段范围相对应，总体工作范围介于400nm-2500nm之间。
射频信号发射源9与AOTF工作波段相对应。
凹透镜二7保证6出射的光经发散后可投到传感器8的焦平面上，传感器与AOTF的波段工作范围一致。
中央处理器10采用FPGA，可以控制部分9中的射频信号源，进而控制AOTF，同时中央处理器还与天线13相连可以远程传输信号。
存储系统12由可插拔式SD卡或U盘组成。
电源系统11由锂电池构成。
地面控制系统14为带显示器的遥控装置，即可以接收并显示部分13传输回来的视屏数据，也可以向部分13发送指令信号，由部分13接收信号后传递给部分10，部分10通过控制部分9调整AOTF的数据采集波段。
本发明的工作原理包括如下步骤：
步骤1，启动设备；
具体操作方式为：打开地面控制系统，启动无人机，操作控制系统，启动所有部分，并控制器飞到目标区域；
步骤2，采集数据；
具体操作步骤为：光学镜头对准待测地物，使光线进入仪器；操作人员通过数据传输系统操作控制系统，调整射频信号发射器，发出不同的射频信号，使AOTF实现不同波段的分光；光电转换组接收分光之后的光信号，并将光信号转换成电信号；
步骤3，传输、显示及存储数据；
具体操作步骤为：光电转换组将电信号传输给FPGA，FPGA将获取的数据存入数据存储系统并通过数据传输系统传输给地面控制系统，地面控制系统进行数据显示，并将数据存储到存储系统。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：包括无人机载平台(1)、凹透镜一(2)、凸透镜一(3)、凸透镜二(4)、半透半反镜(5)、AOTF声光可调滤波器(6)、凹透镜二(7)、传感器(8)、射频信号源(9)、中央处理器(10)、电源系统(11)、存储系统(12)、天线(13)、地面控制器和显示器(14)、机箱(15)，天线(13)通过插孔与无人机载平台(1)连接；机箱(15)固定在无人机载平台(1)上；凹透镜一(2)、凸透镜一(3)、凸透镜二(4)、半透半反镜(5)、AOTF声光可调滤波器组(6)、凹透镜二(7)、传感器(8)通过光学支架和螺丝固定在机箱(15)中；射频信号源(9)、中央处理器(10)、电源系统(11)、存储系统(12)通过螺丝固定在机箱(15)上；声光可调滤波器组(6)通过电线与射频信号源(9)连接；传感器(8)通过数据线与中央处理器(10)连接；射频信号源(9)通过信号线同中央处理器(10)连接；中央处理器(10)通过数据线与存储系统(12)连接；中央处理器(10)通过电源线与电源系统(11)连接；中央处理器(10)通过电线与天线(13)相连。
2.根据权利要求1所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述无人机载平台(1)为旋翼无人机，能够实现垂直起降、悬停、巡航等功能。
3.根据权利要求1所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述凹透镜一(2)、凸透镜一(3)、凸透镜二(4)表面镀多层通透膜保证光通透率达到最大，光经凹透镜一(2)、凸透镜一(3)、凸透镜二(4)后为直径R的平行光束。
4.根据权利要求3所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述半透半反镜(5)的口径超过R，表面镀多层透射和反射膜保证透过光和反射光可以分开。
5.根据权利要求4所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述半透半反镜(5)能够将400nm-2500nm之间的光分为2路、4路或更多路，每路光的波段范围不一样。
6.根据权利要求5所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：多个口径为R，光谱波段工作范围不同的AOTF声光可调滤波器(6)，与半透半反镜(5)分出的光的路数和波段范围相对应，总体工作范围介于400nm-2500nm之间。
7.根据权利要求6所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述射频信号发射源(9)与AOTF声光可调滤波器(6)工作波段相对应。
8.根据权利要求7所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述凹透镜二(7)保证AOTF声光可调滤波器(6)出射的光经发散后可投到传感器(8)的焦平面上，传感器与AOTF声光可调滤波器(6)的波段工作范围一致。
9.根据权利要求8所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述中央处理器(10)采用FPGA，能够控制射频信号发射源(9)中的射频信号源，进而控制AOTF声光可调滤波器(6)，同时中央处理器还与天线(13)相连可以远程传输信号。
10.根据权利要求9所述的一种无人机载高光谱遥感实时监测系统，其特征在于：所述地面控制系统(14)为带显示器的遥控装置，即接收并显示天线(13)传输回来的视屏数据，也向天线(13)发送指令信号，由天线(13)接收信号后传递给中央处理器(10)，中央处理器(10)通过控制射频信号发射源(9)调整AOTF声光可调滤波器(6)的数据采集波段。
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