CN114095804B - 一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法及系统 - Google Patents

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CN114095804B CN202210061923.2A CN202210061923A CN114095804B CN 114095804 B CN114095804 B CN 114095804B CN 202210061923 A CN202210061923 A CN 202210061923A CN 114095804 B CN114095804 B CN 114095804B
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Abstract

本发明涉及一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法及系统，包括：遥感飞机飞行前将计算机终端固定在遥感飞机客舱的救生筏支架上，将网络交换机固定在计算机终端上；将计算机终端及遥感设备分别与网络交换机连接；飞行过程中使用计算机终端远程控制所有的遥感设备；遥感飞机按照计算好的飞行方向飞行；将遥感设备获取的原始数据传输到计算机终端上；实时处理遥感数据；对遥感数据成果进行优化处理；对优化处理后的遥感数据成果进行压缩处理；在遥感飞机平飞时将压缩处理后的遥感数据成果传到地面。本发明使用相关设备进行空对地遥感数据传输，在空中完成遥感数据的优化及提交，减少了大量地面工作，提高了航空遥感效率。

Description

一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法及系统
技术领域
本发明属于航空无线电领域，具体涉及一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法及系统。
背景技术
航空遥感系统，就是把各种对地观测载荷集成在一架遥感飞机上，通过航空飞行，实现对地观测。航空遥感系统可装载航空照相机、成像光谱仪、成像雷达等多种遥感设备，可同时获取多种遥感设备的数据。
传统航空遥感的工作流程是在空中使用单一的遥感设备采集原始数据并存储到硬盘中，等到遥感飞机降落后，将存储好的原始数据拿到实验室进行处理，最后提交成果。由于不能在机上实时处理遥感数据，不能在机上将遥感数据及时传输到地面，增加了地面运送数据及地面处理数据的时间，从而导致航空遥感效率低下。对于应急航空遥感任务，上述工作流程更加捉襟见肘，很可能因为工作效率的缘故导致应急任务的失败。
遥感飞机在高空作业时，在某些位置可能可以收到4G或5G网络信号，4G、5G基站均处于地面，不可能架设在高空中，且5G基站的数量远少于4G基站。遥感飞机的飞行高度越高，收到的信号越弱、越不稳定，因此，利用4G或5G网络信号来传输遥感数据的方法行不通。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法及系统，本发明能够在飞行过程中通过计算机终端远程控制多种遥感设备，在机上实时传输、处理遥感数据，最后将多种遥感设备的数据从空中传输到地面，省略了地面运送数据及地面处理数据等步骤，从而节省了时间，同时获取了多种遥感设备的数据。因此，本发明能够比传统航空遥感更快、更多地完成遥感监测任务，尤其适合应急航空遥感任务，工作效率也得以提高。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，包括以下步骤：
步骤1）遥感飞机飞行前将计算机终端固定在遥感飞机客舱的救生筏支架上；
步骤2）遥感飞机飞行前将网络交换机固定在计算机终端上；
步骤3）遥感飞机飞行前将计算机终端通过网线与网络交换机连接；
步骤4）遥感飞机飞行前将遥感设备通过网线与网络交换机连接；
步骤5）遥感飞机飞行前将计算机终端、遥感设备及网络交换机分别与遥感飞机上的电源连接，确保通电正常；
步骤6）遥感飞机飞行过程中使用计算机终端远程控制所有的遥感设备，实现多个遥感设备联动；
步骤7）遥感飞机按照计算好的飞行方向飞行；
步骤8）飞行过程中将遥感设备获取的原始数据传输到计算机终端上；
步骤9）飞行过程中实时处理遥感数据；
步骤10）飞行过程中对遥感数据成果进行优化处理；
步骤11）飞行过程中对优化处理后的遥感数据成果进行压缩处理；
步骤12）在遥感飞机平飞时将压缩处理后的遥感数据成果传输到地面，在遥感飞机转弯时不传输遥感数据成果。
其中，所述步骤6）中的遥感设备自带计算机，计算机上安装有Windows操作系统，控制遥感设备的软件安装在Windows操作系统里面，远程桌面控制的方法是：
1）打开遥感设备计算机操作系统中的“控制面板”；
2）点击“用户账户和家庭安全”；
3）点击“更改Windows密码”；
4）点击“为您的账户创建密码”；
5）设置密码，点击“创建密码”；获取了遥感设备计算机的用户名和密码；
6）打开“计算机”属性，选择“远程设置”；
7）把“允许远程协助连接这台计算机”打钩，选中“允许运行任意版本远程桌面的计算机连接”；至此，被远程控制的遥感设备计算机已经设置完成，能够等待计算机终端进行远程控制；
8）查看遥感设备计算机的IP地址；
9）打开计算机终端的远程桌面程序，填写遥感设备计算机的IP地址，然后点击“连接”；
10）连接上以后，输入用户名和密码，进入遥感设备计算机；
11）打开遥感设备计算机中的遥感设备控制软件，控制遥感设备。
其中，所述步骤7）中遥感飞机的飞行方向的计算方法是：
1）确定海事卫星——遥感飞机上的机载天线（HGA）接收的卫星信号来自海事卫星，该海事卫星由欧非卫星（25°E）、亚太卫星（143.25°E）和美洲卫星（98°W）三颗地球同步轨道卫星组成，覆盖除南极和北极部分区域以外的全球，满足系统应用所在区域的要求。
2）确定海事卫星所在轨道的经度——在中国区域内使用海事卫星时，使用的卫星是位于东经143.25°的亚太卫星，在澳大利亚北部赤道上空，覆盖全部中国地区，卫星在中国东南方向；
3）确定遥感飞机所在位置的经纬度，计算卫星机载天线的方位角
Figure 515404DEST_PATH_IMAGE001
。其方法是：经过查询得到遥感飞机所在位置P的经纬度坐标
Figure 372501DEST_PATH_IMAGE002
，由上述步骤已知卫星所在轨道的经度是143.25°，该卫星是地球同步轨道卫星，对应的星下点S的经纬度坐标即(143.5°，0)，P点到S点的经度差是
Figure 581635DEST_PATH_IMAGE003
，设A点是P点所在经线与S点所在纬线的交点，则∠A=90°，∆SPA是一个球面直角三角形，根据球面直角三角形余切定理，可以得到：
Figure 498775DEST_PATH_IMAGE004
当
Figure 544092DEST_PATH_IMAGE001
为负数时，则方位角小于180°，
Figure 204880DEST_PATH_IMAGE005
即表示正南偏东的度数；当
Figure 753673DEST_PATH_IMAGE001
为正数时，则方位角大于180°，
Figure 107294DEST_PATH_IMAGE005
即表示正南偏西的度数；
4）根据卫星机载天线的方位角，计算遥感飞机飞行方向，其方法是：
将卫星及遥感飞机均投影到一个平面直角坐标系上，设遥感飞机位于该坐标系的原点，则卫星的方位在遥感飞机的东南，即处于第四象限，如果在中国境内使用亚太卫星，需要保证遥感飞机上的机载天线（HGA）在东南方向无遮挡，为了避免遥感飞机机翼、尾翼及螺旋桨对机载天线的遮挡影响，需要采取遥感飞机朝西南或东北或东南方向飞行的策略，其中，遥感飞机朝西南或东北方向飞行的角度
Figure 374327DEST_PATH_IMAGE006
是：
Figure 838807DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 242106DEST_PATH_IMAGE001
是卫星与坐标原点的连线与Y轴之间的夹角，
Figure 766628DEST_PATH_IMAGE006
是遥感飞机飞行方向与Y轴之间的夹角。
其中，遥感飞机朝东南方向飞行的角度是
Figure 786537DEST_PATH_IMAGE005
。
遥感飞机朝西南或东北方向飞行适合于在西南和东北方向均采集遥感数据的任务；遥感飞机朝东南方向飞行适合于在东南方向采集遥感数据的任务。
其中，所述步骤8）中数据传输的方法是：
1）在遥感设备计算机上找到飞行过程中获取的数据所存放的文件夹；
2）右键点击此文件夹，选择“属性”；
3）点击“共享”标签，单击“高级共享”按钮；
4）勾选“共享此文件夹”后，单击“应用”、“确定”后退出；
5）右键点击将要共享的文件夹，选择“属性”；在“安全”页上，单击“编辑”；
6）点击“添加”，键入Everyone后点击“确定”，勾选“完全控制”，“修改”，“读取和执行”，“列出文件夹内容”，“读取”，点击“应用”，“确定”；
7）在计算机终端中依次打开“控制面板”，“网络和Internet”，“查看网络计算机和设备”，找到并进入上述共享文件夹，将该文件夹中的数据拷贝到计算机终端中。
其中，所述步骤9）中的实时处理遥感数据是对遥感原始数据进行几何校正处理，即基于位置与姿态数据及相应的共线方程，对原始遥感影像进行重采样处理，消除因飞行平台及遥感设备运动、地形起伏、大气折射的原因导致的几何畸变，把原始遥感影像纠正到所要求的成图坐标系的过程；具体计算方法如下：
外方位元素分为线元素和角元素两类，共六个参数。设线元素为(X S ,Y S ,Z S )，角元素为
Figure 789128DEST_PATH_IMAGE008
，其中每个元素
Figure 328825DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 758669DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 295DEST_PATH_IMAGE011
分别是像片的航向倾角、旁向倾角和旋偏角，任意像点p(x,y)对应的地面坐标为P(X,Y,Z)，根据共线方程可得：
Figure 806577DEST_PATH_IMAGE012
（1）
其中，f是遥感设备焦距，
Figure 715627DEST_PATH_IMAGE013
是由
Figure 316373DEST_PATH_IMAGE014
构成的旋转矩阵，设
Figure 45294DEST_PATH_IMAGE015
，则式（1）可以变换为：
Figure 389688DEST_PATH_IMAGE016
（2）
设m表示成图坐标系，E表示地心坐标系，g表示局部切面坐标系，b表示IMU坐标系，c表示传感器坐标系，i表示像空间坐标系，
Figure 153244DEST_PATH_IMAGE017
表示成图坐标系到地心坐标系的旋转矩阵，
Figure 659312DEST_PATH_IMAGE018
表示地心坐标系到局部切面坐标系的旋转矩阵，
Figure 141109DEST_PATH_IMAGE019
表示局部切面坐标系到IMU坐标系的旋转矩阵，
Figure 538461DEST_PATH_IMAGE020
表示IMU坐标系到传感器坐标系的旋转矩阵，
Figure 156524DEST_PATH_IMAGE021
表示传感器坐标系到像空间坐标系的旋转矩阵；
位置与姿态数据输出的数据是导航解，包括IMU坐标系原点在地心坐标系E系）的坐标(X IMU ,Y IMU ,Z IMU )以及IMU坐标系原点相对于地理坐标系（g系）的旋转角
Figure 364652DEST_PATH_IMAGE022
，即遥感飞机的侧滚角（Roll）、俯仰角（Pitch）和偏航角（Yaw）；
那么可得线元素和角元素为：
Figure 802586DEST_PATH_IMAGE023
（3）
Figure 488783DEST_PATH_IMAGE024
（4）
其中，(x l ,y l ,z l )为遥感设备投影中心在IMU坐标系中的坐标，(X IMU ,Y IMU ,Z IMU )为IMU坐标系原点在WGS84空间直角坐标系中的坐标，(X 0,Y 0,Z 0)为物空间坐标系原点在地心坐标系中的坐标，可通过对位置与姿态数据提供的所有经纬度及海拔数据求取平均值转换为地心坐标系的坐标。
其中，所述步骤10）中的优化处理是指对遥感影像数据进行去雾处理，优化成果数据（航空遥感生成的影像数据，尤其是单景影像容易受到雾霾的影像（SAR影像是灰度影像，不受云雾影响，但色阶、曲线、自动色调、自动对比度也会改善其效果），导致影像质量变差，因此去雾处理是必要的）。具体步骤如下：
1）将影像按影像灰度值分为重度浓雾区域、中度雾气区域和轻度薄雾区域。使用K_means非监督分类算法对影像灰度值分类，把 K_means分类后的结果作为图像分割算法的初始输入，应用图像分割算法将影像分为三个区域；
2）分区域统计暗原色值，得到暗原色分布图，暗原色获取公式如下：
Figure 226932DEST_PATH_IMAGE025
（5）
3）计算公式中的大气光强值A。选取暗原色统计图中按亮度值的高低进行排列，提取排行前1‰的像素，然后在原始有雾影像中计算对应像素位置上亮度值的平均值，将这个平均值作为大气光值A参与去雾的运算过程；
4）计算大气透射率t。雾霾天气下的遥感影像成像模型公式如下：
Figure 340381DEST_PATH_IMAGE026
（6）
其中，I(x, y)代表有雾的遥感影像，J(x, y)代表没有雾霾时的遥感影像，t(x,y)为大气透过率，A代表大气光强值。
对公式（6）进行变换，可得：
Figure 265612DEST_PATH_IMAGE027
（7）
通过两次最小值滤波运算可得：
Figure 755499DEST_PATH_IMAGE028
（8）
由公式（6）和公式（8），可得：
Figure 82575DEST_PATH_IMAGE029
（9）
由于大气光强值A已知，可得大气透射率的预估值t。
在没有云雾影响的晴天，大气中也存在一些微粒对成像过程造成影响，使我们在观察远处的物体时，仍然会感觉到雾的存在。所以，我们在去雾的同时保留一定程度的雾气影响，可以使图像更具有真实感和深度感，这样得到的图像颜色也会更加自然。因此，可以在上式中引入一个因子
Figure 632505DEST_PATH_IMAGE030
进行修正，公式（9）转变为：
Figure 61343DEST_PATH_IMAGE031
（10）
根据求出的大气光强值A和大气透射率t(x, y)，利用公式（6），即可得到去除雾霾之后的遥感图像J(x, y)，用公式表示如下：
Figure 823763DEST_PATH_IMAGE032
（11）
其中，所述步骤11）中的压缩处理是指减小成果数据大小，从而缩短将成果数据传输到地面的时间，压缩处理的步骤是：
1）使用计算机终端上的Photoshop软件打开优化后的遥感影像文件；
2）点击“图像”，选择“模式”，点击“8位/通道”；从而可以将16位的遥感影像转变为8位的遥感影像，使新生成的影像数据量小于原来的1/2；
3）在遥感影像上选择重要的感兴趣区域，点击“裁剪工具”，将鼠标移动到感兴趣区域的左上角附近，按住鼠标左键往右下方拉拽鼠标，使形成的虚线方框包含感兴趣区域，松开鼠标左键，按回车键；从而可以将遥感影像上多余的、不重要的部分删除，从而减小了影像数据量；
4）点击“文件”，点击“存储为”，选择“保存类型”，点击“JPEG2000”，输入文件名后点击“保存”，不勾选“无损”、“快速模式”和“包括元数据”，品质设定为“6”，小波滤镜设定为“整数”，拼贴大小设定为“1024×1024”，顺序设定为“连续”，点击“确定”，从而就可以针对上述步骤中的8位影像数据进一步压缩，使新生成的影像数据量小于原来的1/5；这里生成的是JPEG2000格式的数据，如果需要转成JPEG等通用格式，可以继续使用Photoshop软件将JPEG2000转成JPEG；
5）使用压缩软件7-Zip File Manager对上述步骤中生成的影像数据进行压缩处理：右键点击上述步骤中生成的遥感影像文件，选择“7-Zip”，点击“添加到压缩包”，压缩等级设定为“极限压缩”，压缩方法设定为“PPMd”，字典大小设定为“24MB”，单词大小设定为“2”，点击“确定”。从而会生成新的压缩文件，该文件即为传输至地面的最终文件。
其中，所述步骤12）中将遥感数据成果传输至地面的操作流程如下：
1）将已开通的SIM卡装入卫星数据单元（SDU），建立与地面重心的数据链路；
2）开启遥感飞机中的GPS卫星定位系统，确认机载GPS系统接收信号及数据输出正常；
3）开启遥感飞机中的AHRS飞行航姿系统，确认机载AHRS系统接收信号及数据输出正常；
GPS系统和AHRS系统是用于卫星设备的定位及跟踪，提供数据传输功能；
4）开启遥感设备、计算机终端、网络交换机、高增益机载天线（HGA）、卫星数据单元（SDU）、高功率放大器（HPA）、双工低噪放大器（DAU）、机载通信综合控制设备（TKQ）、地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）和地面计算机终端，确认上述设备供电正常；
5）设置计算机终端的IP地址为192.x.x.x，子网掩码为255.x.x.x，默认网关为192.x.x.x；设置地面计算机终端的IP地址为192.x.x.x，子网掩码为255.x.x.x，默认网关为192.x.x.x；
6）打开计算机终端上的网络浏览器，在地址栏输入http://192.x.x.x:x，进入机载通信综合控制设备（TKQ）的海事卫星配置模块；
7）检查“机载平台时间”和“系统时间”是否正确且一致，若不一致，点击“立即授时”直至两者一致；
8）点击海事卫星配置界面，进入后检查卫星接收信号状态，确认正常后返回海事卫星配置模块进行“建链”操作；——即从TKQ到SDU再到HPA再到DAU再到HGA再到海事卫星再到北京地面站再到北京航天城接入站再到地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）的链路打通；
9）“建链”成功后，点击进入文件传输界面，传输遥感数据成果文件；——即数据由计算机终端到TKQ再到SDU再到HPA再到DAU再到HGA再到海事卫星再到北京地面站再到北京航天城接入站再到地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）；
10）在文件传输界面，点击log文件，下拉到文件的底部，查看刚才传输的文件的传输进度，若提示“send file finish”，并出现 md5 值，表示该文件已经传输完毕；
11）打开地面计算机终端上的网络浏览器，在地址栏输入http://192.168.101.201:8000，进入地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）的数据接收界面下载遥感数据成果文件。
本发明的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的系统，包括：遥感飞机、遥感设备、计算机终端、网络交换机、高增益机载天线（HGA）、卫星数据单元（SDU）、高功率放大器（HPA）、双工低噪放大器（DAU）、机载通信综合控制设备（TKQ）、地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）和地面计算机终端等。遥感设备固连在遥感飞机机舱内部，天线与遥感飞机顶部外壁固连，双工低噪放大器与遥感飞机顶部内壁固连，SDU、HPA和TKQ设备安装在遥感飞机客舱的救生筏支架内，计算机终端与支架顶部固连，网络交换机与计算机终端固连。天线通过数据线与DAU连接，DAU通过数据线分别与HPA和SDU连接，HPA通过数据线与SDU连接，SDU通过数据线与TKQ连接，TKQ通过数据线分别与网络交换机和遥感飞机连接，计算机终端通过数据线与网络交换机连接，遥感设备通过数据线与网络交换机连接，地面中心通信综合控制设备通过数据线与地面计算机终端连接。
其中，高增益机载天线（HGA）是一款用于Inmarsat的Aero（H/H+）、Swift64和SwiftBroadband卫星系统的机翼安装的相控天线。此款天线遵循ARINC-781协议并能与ARINC-741和ARINC-781兼容电子设备（卫星数据单元）一同运行。同时设计的可移动尾部罩便于连接器的连接；为天线的固定安装和灵活安装设计了多种RF匹配的固定和适配面板，所述高增益例如可以是放大倍数大于10dB的放大增益。
其中，卫星数据单元（SDU）：Cobham公司的SwiftBroadband卫星数据单元可支持双通道配置，专为Swift64提供升级通道设计，包装和连接兼容使得SDU成为一款线性可替换单元（LRU）。SwiftBroadband是Inmarsat扩展到遥感飞机平台允许大范围连接解决方案的包交换语音和数据服务。从支持空中办公到视频监视，从超视距UAV控制到远程指令和控制应用，Cobham公司的SwiftBroadband产品为飞行解决方案提供最佳配置。
其中，高功率放大器（HPA）是一款2MCU大小、线性的射频功率放大器。它把SDU产生的RF信号放大到与卫星通信所需的功率级别；另外它还通过SDU向天线提供电源，并且监控DLNA的BITE告警信息。高功率放大器是一个线性射频放大器。它将SDU发出的射频传输信号放大到与卫星通信相适应的功率水平。HPA支持多信道运行。HPA的次要功能包括监测DLNA和给高增益天线提供SDU调节后的＋28V DC功率。所述的高功率例如可以是大于30dB的放大增益。
其中，双工低噪放大器（DAU）是一款F型、ARINC-781、Inmasat SwiftBroadband双工低噪放大器（DLNA）。DAU负责将发送和接收信号分离，对接收信号进行放大处理；在接收带宽内最小的功率泄露的情况下，确保从HPA过来的传输带宽内的特定信号传送到天线。同时它也抑制HPA内非正常谐波成分、保护自身免受其他系统产生的干扰。它是一款适应ARINC-781并与Aero H/H+，Swift64和SwiftBroadband系统兼容的产品。
其中，机载通信综合控制设备（TKQ）是集路由器、服务器、信道绑定设备、调度设备、串口转换设备、网络交换机、信道检测和控制设备功能为一体的机载电子设备；机载通信综合控制设备TKQ采用标准机载电子设备结构，体积小重量轻，适合机载环境安装；机载通信综合控制设备TKQ预留接口扩展，具有不同机型的适应性和可扩展性。机载通信综合控制设备TKQ的主处理器采用高性能嵌入式处理器，串口汇总模块提供多串口数据汇集及控制，网络交换模块提供网络路由、网络包过滤、VPN隧道和信道检测。调度处理器负责网络收发包、调度协议解析、音频编解码。数据纠错采用前向纠错编码（卷积编码，维特比解码）对语音数据进行纠错，以提高传输语音数据可靠性。主动抗噪抑制遥感飞机上过大的环境噪音对通话的影响，大大提高控制中心听到的声音的可辨识度。延伸电话适配用于扩展延伸电话，提供延伸电话所需要的信令。
其中，地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）功能与机载通信综合控制设备TKQ一致。同时它具备与多路机载通信综合控制设备TKQ通信的能力，也是调度指挥的中心。
进一步的，所述高增益机载天线（HGA）的安装按照如下要求进行：
1）高增益机载天线必须安装在遥感飞机机身顶部，确保天线可以一览无余暴露在天空中，对卫星无视距遮挡；
2）高增益机载天线的平坦底面必须与遥感飞机机身顶部贴合；
3）高增益机载天线通过适配安装板使用8个螺栓固定在机身上，这些螺栓可从天线顶面进入；
4）高增益机载天线必须沿机身中心线安装，其长轴必须与遥感飞机的前/后轴对齐；
5）高增益机载天线必须安装在机身前部，尽量远离机翼、尾翼及螺旋桨，这是为了避免天线与卫星之间的直线视线范围被机翼、尾翼及螺旋桨挡住从而造成天线射频波束的阻塞。
由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：
1、通过计算机终端远程控制多个遥感设备，不需要多个人上遥感飞机操作，只需要一个人就可以完成以前多个人才能完成的任务；
2、操作员在定点座位上进行操作，避免了传统情况下操作员为了操作多个设备在遥感飞机上来回走动的危险，确保了操作员的安全；
3、操作员在飞行过程中可以完成遥感数据的实时传输、处理及空对地传输，省略了地面运送数据及地面处理数据等步骤，从而节省了时间；
4、航空遥感系统可以搭载多种遥感设备，因此可以传输多种遥感设备的数据到地面；
5、本发明使用相关设备进行空对地遥感数据传输，在空中完成遥感数据的优化及提交，减少了大量地面工作，提高了航空遥感效率，尤其适合应急遥感任务。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的卫星覆盖区域示意图；
图3为遥感飞机飞行方向示意图；
图4为本发明海事卫星配置模块示意图；
图5为遥感飞机飞行姿态与天线遮挡关系示意图；
图6为本发明的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见附图1，根据本发明的一个实施例，一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，具体包括以下步骤：
1）遥感飞机飞行前将计算机终端固定在遥感飞机客舱的救生筏支架上；
2）遥感飞机飞行前将网络交换机固定在计算机终端上；
3）遥感飞机飞行前将计算机终端通过网线与网络交换机连接；
4）遥感飞机飞行前将遥感设备通过网线与网络交换机连接；
5）遥感飞机飞行前将计算机终端、遥感设备及网络交换机分别与遥感飞机电源连接，确保通电正常；
6）飞行过程中使用计算机终端远程控制所有的遥感设备，实现多个遥感设备联动；
7）遥感飞机按照计算好的飞行方向飞行；
8）飞行过程中将遥感设备获取的原始数据传输到计算机终端上；
9）飞行过程中实时处理遥感数据；
10）飞行过程中对遥感数据成果进行优化处理；所述遥感数据成果包括遥感影像数据和遥感影像对应的位置、姿态数据；
11）飞行过程中对优化处理后的遥感数据成果进行压缩处理；
12）在遥感飞机平飞时将压缩处理后的遥感数据成果传到地面；遥感飞机转弯时停止计算机终端信号接收的实时操作，保证数据的完整性和稳定性；所述遥感飞机上安装有高增益机载天线。飞机转弯时机翼、尾翼及螺旋桨会遮挡高增益相控阵天线，导致卫星信号变差，影响数据传输质量，此时停止计算机终端信号接收的实时操作，保证数据的完整性和稳定性。
其中，所述步骤6）中的遥感设备自带计算机，计算机上安装有Windows操作系统，控制遥感设备的软件安装在Windows操作系统里面，远程桌面控制的方法是：
1）打开遥感设备计算机操作系统中的“控制面板”；
2）点击“用户账户和家庭安全”；
3）点击“更改Windows密码”；
4）点击“为您的账户创建密码”；
5）设置密码，点击“创建密码”；获取了遥感设备计算机的用户名和密码；
6）打开“计算机”属性，选择“远程设置”；
7）把“允许远程协助连接这台计算机”打钩，选中“允许运行任意版本远程桌面的计算机连接”；至此，被远程控制的遥感设备计算机已经设置完成，能够等待计算机终端进行远程控制；
8）查看遥感设备计算机的IP地址；
9）打开计算机终端的远程桌面程序，填写遥感设备计算机的IP地址，然后点击“连接”；
10）连接上以后，输入用户名和密码，进入遥感设备计算机；
11）打开遥感设备计算机中的遥感设备控制软件，控制遥感设备。
其中，所述步骤7）中遥感飞机的飞行方向的计算方法是：
1）确定海事卫星——遥感飞机上的机载天线（HGA）接收的卫星信号来自海事卫星，该海事卫星由欧非卫星（25°E）、亚太卫星（143.25°E）和美洲卫星（98°W）三颗地球同步轨道卫星组成，覆盖除南极和北极部分区域以外的全球，满足系统应用所在区域的要求。覆盖地区如图2所示；
2）确定海事卫星所在轨道的经度——在中国区域内使用海事卫星时，使用的卫星是位于东经143.25°的亚太卫星，在澳大利亚北部赤道上空，覆盖全部中国地区，卫星在中国东南方向；
3）确定遥感飞机所在位置的经纬度，计算卫星机载天线的方位角
Figure 270925DEST_PATH_IMAGE033
。其方法是：经过查询得到遥感飞机所在位置P的经纬度坐标
Figure 726177DEST_PATH_IMAGE034
，由上述步骤已知卫星所在轨道的经度是143.25°，该卫星是地球同步轨道卫星，对应的星下点S的经纬度坐标即(143.5°，0)，P点到S点的经度差是
Figure 891579DEST_PATH_IMAGE035
，设A点是P点所在经线与S点所在纬线的交点，则∠A=90°，∆SPA是一个球面直角三角形，根据球面直角三角形余切定理，可以得到：
Figure 457690DEST_PATH_IMAGE036
当
Figure 759358DEST_PATH_IMAGE037
为负数时，则方位角小于180°，
Figure 385512DEST_PATH_IMAGE038
即表示正南偏东的度数；当
Figure 38210DEST_PATH_IMAGE033
为正数时，则方位角大于180°，
Figure 142432DEST_PATH_IMAGE039
即表示正南偏西的度数；
4）根据卫星机载天线的方位角，计算遥感飞机飞行方向，其方法是：
将卫星及遥感飞机均投影到一个平面直角坐标系上，设遥感飞机位于该坐标系的原点，则卫星的方位在遥感飞机的东南，即处于第四象限，如果在中国境内使用亚太卫星，需要保证遥感飞机上的机载天线（HGA）在东南方向无遮挡，为了避免遥感飞机机翼、尾翼及螺旋桨对机载天线的遮挡影响，需要采取遥感飞机朝西南或东北或东南方向飞行的策略，其中，遥感飞机朝西南或东北方向飞行的角度
Figure 564186DEST_PATH_IMAGE040
是：
Figure 626820DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 235656DEST_PATH_IMAGE037
是卫星与坐标原点的连线与Y轴之间的夹角，
Figure 674727DEST_PATH_IMAGE040
是遥感飞机飞行方向与Y轴之间的夹角。
其中，遥感飞机朝东南方向飞行的角度是
Figure 685409DEST_PATH_IMAGE038
。
遥感飞机朝西南或东北方向飞行适合于在西南和东北方向均采集遥感数据的任务；遥感飞机朝东南方向飞行适合于在东南方向采集遥感数据的任务，如图3、5所示。
图3中左图中的1是飞机飞行方向，是朝西南方向飞行，2是亚太卫星；图3中中间图是飞机朝东北方向飞行，2是亚太卫星；图3中右图是飞机朝东南方向飞行，2是亚太卫星。三个图中的飞机上的机载天线跟亚太卫星之间都没有遮挡，所以不存在信号干扰，不影响数据传输。但如果是东西向飞行或南北向飞行或朝西北方向飞行，就有可能因为机翼、尾翼及螺旋桨的遮挡导致视频信号被干扰，影响力数据传输。
其中，所述步骤8）中数据传输的方法是：
1）在遥感设备计算机上找到飞行过程中获取的数据所存放的文件夹；
2）右键点击此文件夹，选择“属性”；
3）点击“共享”标签，单击“高级共享”按钮；
4）勾选“共享此文件夹”后，单击“应用”、“确定”后退出；
5）右键点击将要共享的文件夹，选择“属性”；在“安全”页上，单击“编辑”；
6）点击“添加”，键入Everyone后点击“确定”，勾选“完全控制”，“修改”，“读取和执行”，“列出文件夹内容”，“读取”，点击“应用”，“确定”；
7）在计算机终端中依次打开“控制面板”，“网络和Internet”，“查看网络计算机和设备”，找到并进入上述共享文件夹，将该文件夹中的数据拷贝到计算机终端中。
其中，所述步骤9）中的实时处理遥感数据是对遥感原始数据进行几何校正处理，即基于位置与姿态数据及相应的共线方程，对原始遥感影像进行重采样处理，消除因飞行平台及遥感设备运动、地形起伏、大气折射的原因导致的几何畸变，把原始遥感影像纠正到所要求的成图坐标系的过程；具体计算方法如下：
外方位元素分为线元素和角元素两类，共六个参数。设线元素为(X S ,Y S ,Z S )，角元素为
Figure 179930DEST_PATH_IMAGE041
，其中每个元素
Figure 276062DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 987666DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 118433DEST_PATH_IMAGE011
分别是像片的航向倾角、旁向倾角和旋偏角，任意像点p(x, y)对应的地面坐标为P(X,Y,Z)，根据共线方程可得：
Figure 522870DEST_PATH_IMAGE042
（1）
其中，f是遥感设备焦距，
Figure 106298DEST_PATH_IMAGE043
是由
Figure 621593DEST_PATH_IMAGE041
构成的旋转矩阵，设
Figure 606867DEST_PATH_IMAGE044
，则式（1）可以变换为：
Figure 182204DEST_PATH_IMAGE045
（2）
设m表示成图坐标系，E表示地心坐标系，g表示局部切面坐标系，b表示IMU坐标系，c表示传感器坐标系，i表示像空间坐标系，
Figure 252929DEST_PATH_IMAGE046
表示成图坐标系到地心坐标系的旋转矩阵，
Figure 571914DEST_PATH_IMAGE047
表示地心坐标系到局部切面坐标系的旋转矩阵，
Figure 411694DEST_PATH_IMAGE048
表示局部切面坐标系到IMU坐标系的旋转矩阵，
Figure 157934DEST_PATH_IMAGE049
表示IMU坐标系到传感器坐标系的旋转矩阵，
Figure 450375DEST_PATH_IMAGE050
表示传感器坐标系到像空间坐标系的旋转矩阵；
位置与姿态数据输出的数据是导航解，包括IMU坐标系原点在地心坐标系E系）的坐标(X IMU ,Y IMU ,Z IMU )以及IMU坐标系原点相对于地理坐标系（g系）的旋转角
Figure 573051DEST_PATH_IMAGE051
，即遥感飞机的侧滚角（Roll）、俯仰角（Pitch）和偏航角（Yaw）；
那么可得线元素和角元素为：
Figure 267338DEST_PATH_IMAGE052
（3）
Figure 935211DEST_PATH_IMAGE053
（4）
其中，(x l ,y l ,z l )为遥感设备投影中心在IMU坐标系中的坐标，(X IMU ,Y IMU ,Z IMU )为IMU坐标系原点在WGS84空间直角坐标系中的坐标，(X 0,Y 0,Z 0)为物空间坐标系原点在地心坐标系中的坐标，可通过对位置与姿态数据提供的所有经纬度及海拔数据求取平均值转换为地心坐标系的坐标。
其中，所述步骤10）中的优化处理是指对遥感影像数据进行去雾处理，优化成果数据（航空遥感生成的影像数据，尤其是单景影像容易受到雾霾的影像（SAR影像是灰度影像，不受云雾影响，但色阶、曲线、自动色调、自动对比度也会改善其效果），导致影像质量变差，因此去雾处理是必要的）。具体步骤如下：
1）将影像按影像灰度值分为重度浓雾区域、中度雾气区域和轻度薄雾区域。使用K_means非监督分类算法对影像灰度值分类，把 K_means分类后的结果作为图像分割算法的初始输入，应用图像分割算法将影像分为三个区域；
2）分区域统计暗原色值，得到暗原色分布图，暗原色获取公式如下：
Figure 980527DEST_PATH_IMAGE054
（5）
3）计算公式中的大气光强值A。选取暗原色统计图中按亮度值的高低进行排列，提取排行前 1‰的像素，然后在原始有雾影像中计算对应像素位置上亮度值的平均值，将这个平均值作为大气光值A参与去雾的运算过程；
4）计算大气透射率t。雾霾天气下的遥感影像成像模型公式如下：
Figure 641316DEST_PATH_IMAGE055
（6）
其中，I(x, y)代表有雾的遥感影像，J(x, y)代表没有雾霾时的遥感影像，t(x,y)为大气透过率，A代表大气光强值。
对公式（6）进行变换，可得：
Figure 190109DEST_PATH_IMAGE056
（7）
通过两次最小值滤波运算可得：
Figure 543730DEST_PATH_IMAGE057
（8）
由公式（6）和公式（8），可得：
Figure 810763DEST_PATH_IMAGE058
（9）
由于大气光强值A已知，可得大气透射率的预估值t。
在没有云雾影响的晴天，大气中也存在一些微粒对成像过程造成影响，使我们在观察远处的物体时，仍然会感觉到雾的存在。所以，我们在去雾的同时保留一定程度的雾气影响，可以使图像更具有真实感和深度感，这样得到的图像颜色也会更加自然。因此，可以在上式中引入一个因子
Figure 9663DEST_PATH_IMAGE059
进行修正，公式（9）转变为：
Figure 944121DEST_PATH_IMAGE060
（10）
根据求出的大气光强值A和大气透射率t(x, y)，利用公式（6），即可得到去除雾霾之后的遥感图像J(x, y)，用公式表示如下：
Figure 203064DEST_PATH_IMAGE061
（11）
其中，所述步骤11）中的压缩处理是指减小成果数据大小，从而缩短将成果数据传输到地面的时间，压缩处理的步骤是：
1）使用计算机终端上的Photoshop软件打开优化后的遥感影像文件；
2）点击“图像”，选择“模式”，点击“8位/通道”；从而将16位的遥感影像转变为8位的遥感影像，使新生成的影像数据量小于原来的1/2；
3）在遥感影像上选择重要的感兴趣区域，点击“裁剪工具”，将鼠标移动到感兴趣区域的左上角附近，按住鼠标左键往右下方拉拽鼠标，使形成的虚线方框包含感兴趣区域，松开鼠标左键，按回车键；从而将遥感影像上多余的、不重要的部分删除，从而减小了影像数据量；
4）点击“文件”，点击“存储为”，选择“保存类型”，点击“JPEG2000”，输入文件名后点击“保存”，不勾选“无损”、“快速模式”和“包括元数据”，品质设定为“6”，小波滤镜设定为“整数”，拼贴大小设定为“1024×1024”，顺序设定为“连续”，点击“确定”——这样就可以针对上述步骤中的8位影像数据进一步压缩，使新生成的影像数据量小于原来的1/5；这里生成的是JPEG2000格式的数据，如果需要转成JPEG等通用格式，可以继续使用Photoshop软件将JPEG2000转成JPEG；
5）使用压缩软件7-Zip File Manager对上述步骤中生成的影像数据进行压缩处理：右键点击上述步骤中生成的遥感影像文件，选择“7-Zip”，点击“添加到压缩包”，压缩等级设定为“极限压缩”，压缩方法设定为“PPMd”，字典大小设定为“24MB”，单词大小设定为“2”，点击“确定”。从而生成新的压缩文件，该文件即为传输至地面的最终文件。
其中，所述步骤12）中将遥感数据成果传输至地面的操作流程如下：
1）将已开通的SIM卡装入卫星数据单元（SDU），建立与地面重心的数据链路；
2）开启遥感飞机中的GPS卫星定位系统，确认机载GPS系统接收信号及数据输出正常；
3）开启遥感飞机中的AHRS飞行航姿系统，确认机载AHRS系统接收信号及数据输出正常；
GPS系统和AHRS系统是用于卫星设备的定位及跟踪，提供数据传输功能；
4）开启遥感设备、计算机终端、网络交换机、高增益机载天线（HGA）、卫星数据单元（SDU）、高功率放大器（HPA）、双工低噪放大器（DAU）、机载通信综合控制设备（TKQ）、地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）和地面计算机终端，确认上述设备供电正常；
5）设置计算机终端的IP地址为192.168.21.200，子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.21.1；设置地面计算机终端的IP地址为192.168.101.200，子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.101.1；
6）打开计算机终端上的网络浏览器，在地址栏输入http://192.168.21.1:8015，进入机载通信综合控制设备（TKQ）的海事卫星配置模块；如图4所示；
7）检查“机载平台时间”和“系统时间”是否正确且一致，若不一致，点击“立即授时”直至两者一致；
8）点击海事卫星配置界面，进入后检查卫星接收信号状态，确认正常后返回海事卫星配置模块进行“建链”操作；——即从TKQ到SDU再到HPA再到DAU再到HGA再到海事卫星再到北京地面站再到北京航天城接入站再到地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）的链路打通；
9）“建链”成功后，点击进入文件传输界面，传输遥感数据成果文件；——即数据由计算机终端到TKQ再到SDU再到HPA再到DAU再到HGA再到海事卫星再到北京地面站再到北京航天城接入站再到地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）；
10）在文件传输界面，点击log文件，下拉到文件的底部，查看刚才传输的文件的传输进度，若提示“send file finish”，并出现 md5 值，表示该文件已经传输完毕；
11）打开地面计算机终端上的网络浏览器，在地址栏输入http://192.168.101.201:8000，进入地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）的数据接收界面下载遥感数据成果文件。
一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的系统，如图6所示，包括：遥感飞机、遥感设备、计算机终端、网络交换机、高增益机载天线（HGA）、卫星数据单元（SDU）、高功率放大器（HPA）、双工低噪放大器（DAU）、机载通信综合控制设备（TKQ）、地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）和地面计算机终端等。遥感设备固连在遥感飞机机舱内部，天线与遥感飞机顶部外壁固连，双工低噪放大器与遥感飞机顶部内壁固连，SDU、HPA和TKQ设备安装在遥感飞机客舱的救生筏支架内，计算机终端与支架顶部固连，网络交换机与计算机终端固连。天线通过数据线与DAU连接，DAU通过数据线分别与HPA和SDU连接，HPA通过数据线与SDU连接，SDU通过数据线与TKQ连接，TKQ通过数据线分别与网络交换机和遥感飞机连接，计算机终端通过数据线与网络交换机连接，遥感设备通过数据线与网络交换机连接，地面中心通信综合控制设备通过数据线与地面计算机终端连接。
其中，高增益机载天线（HGA）是一款用于Inmarsat的Aero（H/H+）、Swift64和SwiftBroadband卫星系统的机翼安装的相控天线。此款天线遵循ARINC-781协议并能与ARINC-741和ARINC-781兼容电子设备（卫星数据单元）一同运行。同时设计的可移动尾部罩便于连接器的连接；为天线的固定安装和灵活安装设计了多种RF匹配的固定和适配面板。
其中，卫星数据单元（SDU）：Cobham公司的SwiftBroadband卫星数据单元可支持双通道配置，专为Swift64提供升级通道设计，包装和连接兼容使得SDU成为一款线性可替换单元（LRU）。SwiftBroadband是Inmarsat扩展到遥感飞机平台允许大范围连接解决方案的包交换语音和数据服务。从支持空中办公到视频监视，从超视距UAV控制到远程指令和控制应用，Cobham公司的SwiftBroadband产品为飞行解决方案提供最佳配置。
其中，高功率放大器（HPA）是一款2MCU大小、线性的射频功率放大器。它把SDU产生的RF信号放大到与卫星通信所需的功率级别；另外它还通过SDU向天线提供电源，并且监控DLNA的BITE告警信息。高功率放大器是一个线性射频放大器。它将SDU发出的射频传输信号放大到与卫星通信相适应的功率水平。HPA支持多信道运行。HPA的次要功能包括监测DLNA和给高增益天线提供SDU调节后的＋28V DC功率。
其中，双工低噪放大器（DAU）是一款F型、ARINC-781、Inmasat SwiftBroadband双工低噪放大器（DLNA）。DAU负责将发送和接收信号分离，对接收信号进行放大处理；在接收带宽内最小的功率泄露的情况下，确保从HPA过来的传输带宽内的特定信号传送到天线。同时它也抑制HPA内非正常谐波成分、保护自身免受其他系统产生的干扰。它是一款适应ARINC-781并与Aero H/H+，Swift64和SwiftBroadband系统兼容的产品。
其中，机载通信综合控制设备（TKQ）是集路由器、服务器、信道绑定设备、调度设备、串口转换设备、网络交换机、信道检测和控制设备功能为一体的机载电子设备；机载通信综合控制设备TKQ采用标准机载电子设备结构，体积小重量轻，适合机载环境安装；机载通信综合控制设备TKQ预留接口扩展，具有不同机型的适应性和可扩展性。机载通信综合控制设备TKQ的主处理器采用高性能嵌入式处理器，串口汇总模块提供多串口数据汇集及控制，网络交换模块提供网络路由、网络包过滤、VPN隧道和信道检测。调度处理器负责网络收发包、调度协议解析、音频编解码。数据纠错采用前向纠错编码（卷积编码，维特比解码）对语音数据进行纠错，以提高传输语音数据可靠性。主动抗噪抑制遥感飞机上过大的环境噪音对通话的影响，大大提高控制中心听到的声音的可辨识度。延伸电话适配用于扩展延伸电话，提供延伸电话所需要的信令。
其中，地面中心通信综合控制设备（SG-CNCD-B1）功能与机载通信综合控制设备TKQ一致。同时它具备与多路机载通信综合控制设备TKQ通信的能力，也是调度指挥的中心。
所述高增益机载天线（HGA）的安装按照以下要求：
1）高增益机载天线必须安装在遥感飞机机身顶部，确保天线可以一览无余暴露在天空中，对卫星无视距遮挡；
2）高增益机载天线的平坦底面必须与遥感飞机机身顶部贴合；
3）高增益机载天线通过适配安装板使用8个螺栓固定在机身上，这些螺栓可从天线顶面进入；
4）高增益机载天线必须沿机身中心线安装，其长轴必须与遥感飞机的前/后轴对齐；
5）高增益机载天线必须安装在机身前部，尽量远离机翼、尾翼及螺旋桨，这是为了避免天线与卫星之间的直线视线范围被机翼、尾翼及螺旋桨挡住从而造成天线射频波束的阻塞。
本发明通过相关设备，实现联动遥感设备、遥感数据实时传输、处理及空对地传输等功能，省略了地面运送数据及地面处理数据等步骤，节省了时间，能够快速完成遥感任务，提高航空遥感效率。
本发明能够比传统航空遥感更快更稳定地完成遥感监测任务，能够得到两种成果：1）多源的遥感数据；2）实时处理的遥感数据成果。因此，工作效率得以提高。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）遥感飞机飞行前将计算机终端固定在遥感飞机客舱的救生筏支架上；
步骤2）遥感飞机飞行前将网络交换机固定在计算机终端上；
步骤3）遥感飞机飞行前将计算机终端通过网线与网络交换机连接；
步骤4）遥感飞机飞行前将遥感设备通过网线与网络交换机连接；
步骤5）遥感飞机飞行前将计算机终端、遥感设备及网络交换机分别与遥感飞机上的电源连接，确保通电正常；
步骤6）遥感飞机飞行过程中使用计算机终端远程控制所有的遥感设备，实现多个遥感设备联动；
步骤7）遥感飞机按照计算好的飞行方向飞行；
步骤8）飞行过程中将遥感设备获取的原始数据传输到计算机终端上；
步骤9）飞行过程中实时处理遥感数据；
步骤10）飞行过程中对遥感数据成果进行优化处理；
步骤11）飞行过程中对优化处理后的遥感数据成果进行压缩处理；
步骤12）在遥感飞机平飞时将压缩处理后的遥感数据成果传输到地面，在遥感飞机转弯时不传输遥感数据成果；
所述步骤7）中，遥感飞机的飞行方向的计算方法是：
1）确定海事卫星，遥感飞机上的高增益机载天线接收的卫星信号来自海事卫星，该海事卫星由欧非卫星、亚太卫星和美洲卫星三颗地球同步轨道卫星组成；
2）确定海事卫星所在轨道的经度：在中国区域内使用海事卫星时，使用的卫星是位于东经143.25°的亚太卫星，该卫星在澳大利亚北部赤道上空，覆盖全部中国地区，卫星在中国东南方向；
3）确定遥感飞机所在位置的经纬度，计算卫星机载天线的方位角
Figure 994418DEST_PATH_IMAGE001
，其方法是：经过查询得到遥感飞机所在位置P的经纬度坐标
Figure 602116DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 451124DEST_PATH_IMAGE003
分别为经度、维度；已知所使用的卫星所在轨道的经度是143.25°，该卫星是地球同步轨道卫星，对应的星下点S的经纬度坐标即(143.5°，0)，P点到S点的经度差是
Figure 169681DEST_PATH_IMAGE004
，设A点是P点所在经线与S点所在纬线的交点，则∠A=90°，∆SPA是一个球面直角三角形，根据球面直角三角形余切定理，得到：
Figure 889375DEST_PATH_IMAGE005
当
Figure 464713DEST_PATH_IMAGE006
为负数时，则方位角小于180°，
Figure 738700DEST_PATH_IMAGE007
即表示正南偏东的度数；当
Figure 57686DEST_PATH_IMAGE008
为正数时，则方位角大于180°，
Figure 100728DEST_PATH_IMAGE009
即表示正南偏西的度数；
4）根据卫星机载天线的方位角，计算遥感飞机飞行方向，其方法是：
将卫星及遥感飞机均投影到一个平面直角坐标系上，设遥感飞机位于该坐标系的原点，则卫星的方位在遥感飞机的东南，即处于第四象限，如果在中国境内使用亚太卫星，需要保证遥感飞机上的高增益机载天线在东南方向无遮挡，为了避免遥感飞机机翼、尾翼及螺旋桨对机载天线的遮挡影响，需要采取遥感飞机朝西南或东北或东南方向飞行的策略，其中，遥感飞机朝西南或东北方向飞行的角度
Figure 846967DEST_PATH_IMAGE010
是：
Figure 608250DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 465347DEST_PATH_IMAGE012
是卫星与坐标原点的连线与坐标系Y轴之间的夹角，
Figure 362896DEST_PATH_IMAGE013
是遥感飞机飞行方向与坐标系Y轴之间的夹角；
其中，遥感飞机朝东南方向飞行的角度是
Figure 545616DEST_PATH_IMAGE014
；
遥感飞机朝西南或东北方向飞行适合于在西南和东北方向均采集遥感数据的任务；遥感飞机朝东南方向飞行适合于在东南方向采集遥感数据的任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于：
所述步骤6）中的遥感设备自带有遥感设备计算机，该遥感设备计算机上安装有Windows操作系统，控制遥感设备的软件安装在Windows操作系统中，对该遥感设备计算机实现远程桌面控制的方法是：
1）打开遥感设备计算机操作系统中的“控制面板”；
2）点击“用户账户和家庭安全”；
3）点击“更改Windows密码”；
4）点击“为您的账户创建密码”；
5）设置密码，点击“创建密码”；获取到遥感设备计算机的用户名和密码；
6）打开“计算机”属性，选择“远程设置”；
7）把“允许远程协助连接这台计算机”打勾，选中“允许运行任意版本远程桌面的计算机连接”；至此，该遥感设备计算机已经设置完成，能够等待计算机终端进行远程控制；
8）查看遥感设备计算机的IP地址；
9）打开计算机终端的远程桌面程序，填写遥感设备计算机的IP地址，然后点击“连接”；
10）连接上以后，输入获取到的用户名和密码，进入遥感设备计算机；
11）打开遥感设备计算机中的遥感设备控制软件，控制遥感设备。
3.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于：所述步骤8）中数据传输的方法是：
1）在遥感设备计算机上找到飞行过程中获取的数据所存放的文件夹；
2）右键点击此文件夹，选择“属性”；
3）点击“共享”标签，单击“高级共享”按钮；
4）勾选“共享此文件夹”后，单击“应用”、“确定”后退出；
5）右键点击将要共享的文件夹，选择“属性”；在“安全”页上，单击“编辑”；
6）点击“添加”，键入Everyone后点击“确定”，勾选“完全控制”，“修改”，“读取和执行”，“列出文件夹内容”，“读取”，点击“应用”，“确定”；
7）在计算机终端中依次打开“控制面板”，“网络和Internet”，“查看网络计算机和设备”，找到并进入共享文件夹，将该共享文件夹中的数据拷贝到计算机终端中。
4.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于，所述步骤9）中的实时处理遥感数据是对遥感原始数据进行几何校正处理，即基于位置与姿态数据及相应的共线方程，对原始遥感影像进行重采样处理，消除因飞行平台及遥感设备运动、地形起伏、以及大气折射的原因导致的几何畸变，把原始遥感影像纠正到成图坐标系的过程；具体计算方法如下：
外方位元素分为线元素和角元素两类，共六个参数，设线元素为(X S ,Y S ,Z S )，其中每个元素代表遥感设备摄影中心在某一空间直角坐标系中的三维坐标值，角元素为
Figure 528615DEST_PATH_IMAGE015
，其中每个元素
Figure 189404DEST_PATH_IMAGE016
分别是像片的航向倾角、旁向倾角和旋偏角，任意像点p(x,y)对应的地面坐标为P(X,Y,Z)，根据共线方程可得：
Figure 3776DEST_PATH_IMAGE017
（1）
其中，f是遥感设备焦距，
Figure 29501DEST_PATH_IMAGE018
是由
Figure 562113DEST_PATH_IMAGE019
构成的旋转矩阵，设
Figure 964276DEST_PATH_IMAGE020
，a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3为旋转矩阵
Figure 898734DEST_PATH_IMAGE021
的元素，
Figure 95360DEST_PATH_IMAGE022
是比例因子，(a i ,b i ,c i )是由角元素
Figure 115269DEST_PATH_IMAGE023
的函数组成的方向余弦，i=1，2，3，则共线方程变换为：
Figure 55543DEST_PATH_IMAGE024
（2）
Figure 844507DEST_PATH_IMAGE025
设m表示成图坐标系，E表示地心坐标系，g表示局部切面坐标系，b表示惯性测量单元IMU坐标系，c表示遥感设备坐标系，i表示像空间坐标系，
Figure 477614DEST_PATH_IMAGE026
表示成图坐标系到地心坐标系的旋转矩阵，
Figure 984819DEST_PATH_IMAGE027
表示地心坐标系到局部切面坐标系的旋转矩阵，
Figure 463204DEST_PATH_IMAGE028
表示局部切面坐标系到惯性测量单元IMU坐标系的旋转矩阵，
Figure 106675DEST_PATH_IMAGE029
表示惯性测量单元IMU坐标系到传感器坐标系的旋转矩阵，
Figure 707421DEST_PATH_IMAGE030
表示传感器坐标系到像空间坐标系的旋转矩阵；
位置与姿态数据输出的数据是导航解，包括惯性测量单元IMU坐标系原点在地心坐标系即E系的坐标(X IMU ,Y IMU ,Z IMU )以及惯性测量单元IMU坐标系原点相对于地理坐标系即g系的旋转角
Figure 639605DEST_PATH_IMAGE031
，即遥感飞机的侧滚角Roll、俯仰角Pitch和偏航角Yaw；
那么可得线元素和角元素为：
Figure 983999DEST_PATH_IMAGE032
（3）
Figure 685238DEST_PATH_IMAGE033
（4）
其中，(x l ,y l ,z l )为遥感设备投影中心在IMU坐标系中的坐标，(X IMU ,Y IMU ,Z IMU )为IMU坐标系原点在WGS84空间直角坐标系中的坐标，(X 0,Y 0,Z 0)为物空间坐标系原点在地心坐标系中的坐标，通过对位置与姿态数据提供的所有经纬度及海拔数据求取平均值转换为地心坐标系的坐标。
5.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于，所述步骤10）中的优化处理是指对遥感影像数据进行去雾处理，优化成果数据；具体步骤如下：
1）将影像按影像灰度值分为重度浓雾区域、中度雾气区域和轻度薄雾区域，使用K_ means非监督分类算法对影像灰度值分类，把K_means分类后的结果作为图像分割算法的初始输入，应用图像分割算法将影像分为三个区域：轻度薄雾区域、中度雾气区域和重度浓雾区域；
2）分区域统计暗原色值，得到暗原色分布图，暗原色获取公式如下：
Figure 722464DEST_PATH_IMAGE034
（5）
J dark (x, y)表示影像J的暗原色，J c 是影像J中R、G、B三个通道中的某个通道，(x,y)是影像像素的位置坐标；
3）计算公式中的大气光强值A，选取暗原色统计图中按亮度值的高低进行排列，提取排行前 1‰的像素，然后在原始有雾影像中计算对应像素位置上亮度值的平均值，将这个平均值作为大气光值A参与去雾的运算过程；
4）计算大气透射率t，雾霾天气下的遥感影像成像模型公式如下：
Figure 876365DEST_PATH_IMAGE035
（6）
其中，I(x, y)代表有雾的遥感影像，J(x, y)代表没有雾霾时的遥感影像，t(x, y)为大气透过率，A代表大气光强值；
对公式（6）进行变换，可得：
Figure 24450DEST_PATH_IMAGE036
（7）
通过两次最小值滤波运算可得：
Figure 580196DEST_PATH_IMAGE037
（8）
从而推导可得：
Figure 788324DEST_PATH_IMAGE038
（9）
其中，
Figure 226258DEST_PATH_IMAGE039
是以像素x为中心的领域窗口；
由于大气光强值A已知，可得大气透射率的预估值t；
在去雾的同时保留一定程度的雾气影响，在上式中引入一个因子
Figure 850137DEST_PATH_IMAGE040
进行修正：
Figure 588286DEST_PATH_IMAGE041
（10）
其中，0≤
Figure 904998DEST_PATH_IMAGE042
≤1，根据求出的大气光强值A和大气透射率t(x, y)，得到去除雾霾之后的遥感图像J(x, y)，用公式表示如下：
Figure 95808DEST_PATH_IMAGE043
（11）。
6.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于，所述步骤11）中的压缩处理是指减小遥感数据成果的数据大小，从而缩短将遥感数据成果传输到地面的时间，压缩处理的步骤是：
1）使用计算机终端上的Photoshop软件打开优化后的遥感影像文件；
2）将16位的遥感影像转变为8位的遥感影像；
3）在遥感影像上选择剪裁感兴趣区域；
4）修改文件的存储格式，对上述步骤中的8位遥感影像数据进一步压缩，使遥感影像数据量小于初始值的1/5；
5）使用压缩软件对遥感影像数据进行压缩处理，生成压缩文件，该压缩文件即为传输至地面的最终文件。
7.根据权利要求1所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的方法，其特征在于，所述步骤12）中将遥感数据成果传输至地面的操作流程如下：
1）将已开通的SIM卡装入卫星数据单元，建立与地面重心的数据链路；
2）开启遥感飞机中的GPS卫星定位系统，确认机载GPS系统接收信号及数据输出正常；
3）开启遥感飞机中的AHRS飞行航姿系统，确认机载AHRS系统接收信号及数据输出正常；
4）开启遥感设备、遥感飞机上的计算机终端、网络交换机、高增益机载天线、卫星数据单元、高功率放大器、双工低噪放大器、机载通信综合控制设备、地面中心通信综合控制设备和地面计算机终端，确认上述设备供电正常；
5）设置遥感飞机上的计算机终端的IP地址、子网掩码、默认网关参数；设置地面计算机终端的IP地址、子网掩码、默认网关参数；
6）打开遥感飞机上计算机终端上的网络浏览器，在地址栏输入遥感飞机上计算机终端IP地址和端口号，进入机载通信综合控制设备的海事卫星配置模块；
7）检查“机载平台时间”和“系统时间”是否正确且一致，若不一致，点击“立即授时”直至两者一致；
8）点击海事卫星配置界面，进入后检查卫星接收信号状态，确认正常后返回海事卫星配置模块进行“建链”操作；
9）“建链”成功后，点击进入文件传输界面，传输遥感数据成果文件；
10）在文件传输界面，查看文件的传输进度，确认文件已经传输完毕；
11）打开地面计算机终端上的网络浏览器，进入地面中心通信综合控制设备的数据接收界面下载遥感数据成果文件。
8.一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的系统，其特征在于，包括：遥感飞机、遥感设备、计算机终端、网络交换机、高增益机载天线、卫星数据单元、高功率放大器、双工低噪放大器、机载通信综合控制设备、地面中心通信综合控制设备和地面计算机终端；
遥感设备固连在遥感飞机机舱内部，天线与遥感飞机顶部外壁固连，双工低噪放大器与遥感飞机顶部内壁固连，卫星数据单元、高功率放大器和机载通信综合控制设备安装在遥感飞机客舱的救生筏支架内，计算机终端与支架顶部固连，网络交换机与计算机终端固连；
天线通过数据线与双工低噪放大器连接，双工低噪放大器通过数据线分别与高功率放大器和卫星数据单元连接，功率放大器通过数据线与卫星数据单元连接，卫星数据单元通过数据线与机载通信综合控制设备连接，机载通信综合控制设备通过数据线分别与网络交换机和遥感飞机连接，计算机终端通过数据线与网络交换机连接，遥感设备通过数据线与网络交换机连接，地面中心通信综合控制设备通过数据线与地面计算机终端连接；
其中，高增益机载天线为机翼安装的相控天线；
其中，卫星数据单元采用双通道配置；
其中，所述高功率放大器是一个线性射频放大器，其把卫星数据单元产生的RF信号放大到与卫星通信所需的功率级别；另外它还通过卫星数据单元向天线提供电源，并且监控双工低噪放大器的BITE告警信息，高功率放大器将卫星数据单元发出的射频传输信号放大到与卫星通信相适应的功率水平，高功率放大器支持多信道运行，高功率放大器的次要功能包括监测双工低噪放大器和给高增益天线提供卫星数据单元调节后的＋28V DC功率；
其中，双工低噪放大器负责将发送和接收信号分离，对接收信号进行放大处理；在接收带宽内最小的功率泄露的情况下，确保从高功率放大器过来的传输带宽内的信号传送到天线，同时它也抑制高功率放大器内非正常谐波成分、保护自身免受其他系统产生的干扰；
其中，机载通信综合控制设备是集路由器、服务器、信道绑定设备、调度设备、串口转换设备、网络交换机、信道检测和控制设备功能为一体的机载电子设备；机载通信综合控制设备采用标准机载电子设备结构；机载通信综合控制设备预留接口扩展，具有不同机型的适应性和可扩展性；机载通信综合控制设备的主处理器采用嵌入式处理器，串口汇总模块提供多串口数据汇集及控制，网络交换模块提供网络路由、网络包过滤、VPN隧道和信道检测；调度处理器负责网络收发包、调度协议解析、音频编解码；数据纠错采用前向纠错编码对语音数据进行纠错，以提高传输语音数据可靠性；主动抗噪抑制遥感飞机上环境噪音对通话的影响，提高控制中心听到的声音的可辨识度，延伸电话适配用于扩展延伸电话，提供延伸电话所需要的信令；
其中，地面中心通信综合控制设备功能与机载通信综合控制设备一致，同时它具备与多路机载通信综合控制设备通信的能力，也是调度指挥的中心。
9.根据权利要求8所述的一种基于航空遥感系统的空对地传输遥感数据的系统，其特征在于：所述遥感飞机上安装有高增益机载天线，具体安装方式如下：
A、高增益机载天线安装在遥感飞机机身顶部，确保高增益机载天线无遮挡暴露在天空中，对卫星无视距遮挡；
B、高增益机载天线的平坦底面与遥感飞机机身顶部贴合；
C、高增益机载天线通过适配安装板使用螺栓固定在机身顶部，这些螺栓从高增益机载天线顶面进入；
D、高增益机载天线沿机身中心线安装，其长轴与遥感飞机的前/后轴对齐；
E、高增益机载天线安装在机身顶部前方，在远离机翼、尾翼及螺旋桨的方向，避免高增益机载天线与卫星之间的直线视线范围被机翼、尾翼及螺旋桨挡住从而造成天线射频波束的阻塞。
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