CN114427877A - 近地面空中多角度遥感观测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多角度观测技术领域，提供一种近地面空中多角度遥感观测系统，包括空中观测平台、摆动组件、俯仰角调节组件和观测传感器，摆动组件形成有相对的第一端和第二端，第一端转动连接于空中观测平台靠近地面的一侧，且摆动组件水平设置；俯仰角调节组件连接于第二端；观测传感器连接于俯仰角调节组件。调整摆动组件相对于空中观测平台的角度以及观测传感器的俯仰角，可以观测较大范围内的地物目标，摆动组件能够带动俯仰角调节组件和观测传感器避开空中观测平台的主体结构或者阴影，能够在不同观测角度下观测到同一目标。地物目标观测内容较多时，可以仅调整摆动组件的角度，不需要根据太阳光角度反复调整空中观测平台的位置，观测效率较高。

Description

近地面空中多角度遥感观测系统

技术领域

本发明涉及多角度观测技术领域，特别是涉及一种近地面空中多角度遥感观测系统。

背景技术

地表的非朗伯特性要求遥感观测必须要考虑地物表面反射、发射的方向特征，综合利用波谱特征和方向特征，精确刻画地表的辐射特性。相关技术中，多角度观测系统以地基支撑为主，主要以传感器围绕被测目标旋转而设计，传感器安装于可以改变俯仰角和方位角的平台上，使得传感器能够在不同位置指向被测目标，达到多角度观测的目的。然而，对于现有的地基观测系统而言，传感器安装在观测架上，只能观测较小范围内的地物目标，且受到观测架的尺寸限制，经常出现被观测架遮挡阳光的情况，传感器到目标之间的距离无法做出机动调整，也很难保证不同观测角度下能够观测到同一目标，使得多角度观测系统应用过程中的精度无法得到保障。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种近地面空中多角度遥感观测系统，摆动组件转动连接于空中观测平台，可以观测较大范围内的地物目标，且摆动组件能够带动俯仰角调节组件和观测传感器避开空中观测平台的主体结构或者阴影，能够在不同观测角度下观测到同一目标，使得多角度观测系统应用过程中的精度更高。

根据本发明实施例提供的近地面空中多角度遥感观测系统，包括：

空中观测平台；

摆动组件，形成有相对的第一端和第二端，所述第一端转动连接于所述空中观测平台靠近地面的一侧，所述摆动组件水平设置；

俯仰角调节组件，连接于所述第二端；

观测传感器，连接于所述俯仰角调节组件。

根据本发明的一个实施例，还包括：

转动调节组件，包括固定部件和转动连接于所述固定部件的转动部件，所述固定部件和所述转动部件的其中一个连接于所述空中观测平台，另一个连接于所述第一端。

根据本发明的一个实施例，所述固定部件为电动旋转平台，所述电动旋转平台包括驱动轴，所述转动部件为转盘，所述转盘连接于所述驱动轴。

根据本发明的一个实施例，所述摆动组件包括直线驱动部件以及连接于所述直线驱动部件的运动部件，所述近地面多角度遥感观测系统还包括：

参考板，连接于所述运动部件且水平设置，所述直线驱动部件适于使所述参考板在遮挡位置和避让位置之间切换；

在所述遮挡位置，所述参考板位于所述观测传感器的下方；

在所述避让位置，所述参考板避开所述观测传感器的下方。

根据本发明的一个实施例，所述参考板和所述运动部件之间设置有支撑杆，所述支撑杆适于维持所述参考板与所述运动部件之间的距离。

根据本发明的一个实施例，所述支撑杆连接于所述参考板的边缘，所述支撑杆靠近所述参考板的一端设置有加强件，所述加强件连接于所述参考板。

根据本发明的一个实施例，所述摆动组件还包括：

第一位置感应元件，连接于所述直线驱动部件和所述运动部件的其中一个；

第二位置感应元件，连接于所述直线驱动部件和所述运动部件的另一个。

根据本发明的一个实施例，所述俯仰角调节组件包括：

主框，连接于所述第二端，所述主框形成有凹槽；

安装平台，设置在所述凹槽内且通过水平轴转动连接于所述主框；

驱动电机，传动连接于所述水平轴。

根据本发明的一个实施例，所述安装平台包括：

第一安装件，连接于所述水平轴；

第二安装件，可拆卸连接于所述第一安装件；

定位件，连接于所述第一安装件或者第二安装件，适于固定所述观测传感器。

根据本发明的一个实施例，所述空中观测平台包括起重机、塔吊、观测架或者无人机。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

根据本发明实施例提供的近地面空中多角度遥感观测系统，包括空中观测平台、摆动组件、俯仰角调节组件和观测传感器；空中观测平台设置在目标观测物的上方，摆动组件的第一端连接于空中观测平台靠近地面的一侧，摆动组件水平设置；俯仰角调节组件连接于摆动组件的第二端，观测传感器连接于俯仰角调节组件。空中观测平台的位置确定后，调整摆动组件相对于空中观测平台的角度以及观测传感器的俯仰角，可以观测较大范围内的地物目标，摆动组件能够带动俯仰角调节组件和观测传感器避开空中观测平台的主体结构或者阴影，能够在不同观测角度下观测到同一目标，使得多角度观测数据应用过程中的精度更高。与此同时，地物目标观测内容较多时，可以仅调整摆动组件的角度，不需要根据太阳光角度反复调整空中观测平台的位置，观测效率较高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1是本发明实施例提供的近地面空中多角度遥感观测系统的立体图；

图2是本发明实施例提供的转动调节组件的立体图；

图3是本发明实施例提供的俯仰角调节组件的立体图。

附图标记：

100、摆动组件；102、直线驱动部件；104、运动部件；106、支撑杆；1062、加强件；108、第一位置感应元件；109、第二位置感应元件；

110、俯仰角调节组件；112、主框；1120、凹槽；114、安装平台；1142、第一安装件；1144、第二安装件；1146、定位件；116、驱动电机；118、水平轴；

120、观测传感器；

130、转动调节组件；132、固定部件；134、转动部件；136、不锈钢法兰；

140、参考板。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

对于现有的地基观测系统而言，传感器安装在观测架上，只能观测较小范围内的地物目标，且受到观测架的尺寸限制，经常出现被观测架遮挡阳光的情况，传感器到目标之间的距离无法做出机动调整，也很难保证不同观测角度下能够观测到同一目标，使得多角度观测系统应用过程中的精度无法得到保障。

根据本发明实施例提供的近地面空中多角度遥感观测系统，请参阅图1至图3，包括空中观测平台（图中未显示）、摆动组件100、俯仰角调节组件110和观测传感器120。

空中观测平台可以将摆动组件100、俯仰角调节组件110和观测传感器120悬挂在目标地物的上方。

可以理解的是，空中观测平台在观测过程中为观测传感器120提供支撑，具有良好的稳定性，具有抵抗风力、振动等外部环境干扰的能力，可以使获取的观测结果更加精确。

根据本发明的一些实施例，空中观测平台包括起重机、塔吊、观测架或者无人机等。

摆动组件100具有一定的长度，形成相对的第一端和第二端，摆动组件100的第一端转动连接于空中观测平台靠近地面的一侧，其中，摆动组件100水平设置，摆动组件100的第二端可以围绕第一端做360°水平转动。

俯仰角调节组件110连接于第二端，观测传感器120连接于俯仰角调节组件110。摆动组件100相对于空中观测平台转动时，俯仰角调节组件110还可以调整观测传感器120的俯仰角度，可以实现水平360°和俯仰±90°范围内目标地物的观测。

可以理解的是，空中观测平台的位置确定后，调整摆动组件100相对于空中观测平台的角度以及俯仰角调节组件110的俯仰角，可以观测较大范围内的地物目标，且摆动组件100能够带动俯仰角调节组件110和观测传感器120避开空中观测平台的主体结构或者阴影，能够在不同观测角度下观测到同一目标，使得多角度观测系统应用过程中的精度更高。与此同时，地物目标观测内容较多时，可以仅调整摆动组件100的角度，不需要根据太阳的位置反复调整空中观测平台的位置，观测效率较高。

在一些实施例中，观测传感器120包括但不限于多光谱相机。

根据本发明实施例提供的近地面空中多角度遥感观测系统，摆动组件100转动连接于空中观测平台，可以通过手动调节摆动组件100的转动角度，也可以通过电控组件调节摆动组件100的转动角度。

根据本发明的一些实施例，近地面空中多角度遥感观测系统还包括转动调节组件130，转动调节组件130包括固定部件132和转动部件134，转动部件134转动连接于固定部件132。

固定部件132和转动部件134的其中一个为主动转动结构，另一个为被动转动结构，转动调节组件130设置在空中观测平台和摆动组件100之间时，固定部件132和转动部件134的位置可以进行互换。

在第一种情况下，固定部件132连接于空中观测平台靠近地面的一侧，转动部件134连接于摆动组件100的第一端。

在第二种情况下，转动部件134连接于空中观测平台靠近地面的一侧，固定部件132连接于摆动组件100的第一端。

根据本发明的一些实施例，固定部件132为手动驱动的结构，操作人员可以手动调整转动部件134相对于固定部件132的转动角度，进而将观测传感器120摆动到适当的观测位置以及观测角度。

根据本发明的一些实施例，固定部件132为电动旋转平台，电动旋转平台包括驱动轴，转动部件134为转盘，转盘连接于驱动轴。

可以理解的是，电动旋转平台还包括信号接收端，通过有线或者无线的形式信号连接于控制装置，控制装置可以精确控制电动旋转平台的转动角度。

根据本发明的一些实施例，电动旋转平台通过不锈钢法兰136安装在空中观测平台上，电动旋转平台的位置较稳定，可以使观测传感器120的观测结果更加精确。

转盘通过螺栓或者锁紧结构连接于摆动组件100，转盘与摆动组件100的接触面积较大，摆动组件100转动时较为稳定，不会出现晃动的情况，减少了观测时的误差。

根据本发明的一些实施例，转动调节组件130和摆动组件100之间还设置有移动组件（图中未显示），移动组件可以使摆动组件100相对于转动调节组件130运动，使摆动组件100的第二端靠近或者远离转动调节组件130，进而改变摆动组件100的第二端的转动半径，可以调整观测传感器120的观测范围。

观测传感器120测量时，需要用到参考板140，参考板140对太阳反射谱段的反射率是经过实验室标定的已知量，通过比较被测地物目标和参考板140在同一时间的辐射亮度值，从而计算出被测目标的反射率。

相关技术中，参考板140放置在地面上，观测传感器120每次测量前需要先靠近放置在地面上的参考板140，获取参考板140对太阳反射谱段的辐射亮度值，因此需要反复调整空中观测平台以及观测传感器120的高度，观测效率较低。

根据本发明的一些实施例，摆动组件100为直线运动装置，包括直线驱动部件102和运动部件104，运动部件104连接于直线驱动部件102。

与此同时，近地面空中多角度遥感观测系统还包括参考板140，参考板140连接于运动部件104且水平设置，直线驱动部件102适于使参考板140在遮挡位置和避让位置之间切换。

在遮挡位置下，参考板140位于观测传感器120的下方。

在避让位置下，参考板140避开观测传感器120的下方。

可以理解的是，空中观测平台的位置确定后，观测传感器120需要先获取参考板140对太阳反射谱段的辐射亮度值，此时通过运动部件104将参考板140带动至观测传感器120的下方，不需要反复调整空中观测平台的高度，提升了地物目标的观测效率。

具体操作流程如下：

（1）观测传感器120开机、预热、进入测量状态；

（2）在晴朗的天气条件下，测量阳光照射下参考板140的辐射亮度值；

（3）在相同的环境条件下，测量被测地物目标的辐射亮度值。

为了保证测量条件相同，参考板140和被测地物目标的测量时间应尽量接近，如果遇到有云遮挡或时间过长（超过15分钟）等情况，需要对参考板140进行重新测量，则存在以下关系：

被测目标的反射率=（被测目标辐射亮度值/参考板辐射亮度值）*参考板反射率。

根据本发明的一些实施例，参考板140和运动部件104之间设置有支撑杆106，支撑杆106用于维持参考板140和运动部件104之间的距离。在参考板140位于观测传感器120下方时，参考板140和观测传感器120之间的距离确定。

可以理解的是，观测传感器120获取参考板140对太阳反射谱段的辐射亮度值时，参考板140和观测传感器120之间的距离确定，可以提升观测传感器120的测量精度。

根据本发明的一些实施例，支撑杆106连接于参考板140的边缘位置，可以使参考板140的主体对应于观测传感器120的下方，且参考板140的整体体积较小，方便携带和运输，有利于野外使用。

可以理解的是，支撑杆106与参考板140可拆卸连接于运动部件104，在运输时可以将不同的部件分开运输以及携带，使用时较为方便。

为了确保观测传感器120获取参考板140对太阳反射谱段的辐射亮度值时保持稳定，需要确保位于支撑杆106一端的参考板140处于稳定状态。

根据本发明的一些实施例，支撑杆106靠近参考板140的一端设置有加强件1062，加强件1062连接于支撑杆106和参考板140。

可以理解的是，加强件1062可以增加参考板140在空中的稳定性，避免参考板140在风力作用下出现晃动，增加了观测传感器120获取参考板140的辐射亮度值时的准确性和稳定性。

根据本发明的一些实施例，摆动组件100还包括第一位置感应元件108和第二位置感应元件109，第一位置感应元件108和第二位置感应元件109相互靠近时生成感应信号，用于获取运动部件104的位置，第一位置感应元件108和第二位置感应元件109类似于接近开关。

在第一种情况下，第一位置感应元件108连接于直线驱动部件102靠近观测传感器120的位置，第二位置感应元件109连接于运动部件104，第一位置感应元件108和第二位置感应元件109接近后生成感应信号，确认参考板140运动至观测传感器120的下方，可以终止运动。

在第二种情况下，第二位置感应元件109连接于直线驱动部件102靠近观测传感器120的位置，第一位置感应元件108连接于运动部件104，第一位置感应元件108和第二位置感应元件109接近后生成感应信号，确认参考板140运动至观测传感器120的下方，可以终止运动。

需要说明的是，直线驱动部件102上可以设置多个第一位置感应元件108或第二位置感应元件109，用于确定运动部件104和参考板140的位置。

观测传感器120连接于俯仰角调节组件110，俯仰角调节组件110用于使观测传感器120在±90°的范围内进行测量。

根据本发明的一些实施例，俯仰角调节组件110包括主框112、安装平台114以及驱动电机116。

主框112连接于摆动组件100的第二端，起到固定和支撑的作用，主框112内形成有凹槽1120，安装平台114设置在凹槽1120内且通过水平轴118转动连接于主框112。驱动电机116传动连接于水平轴118，可以驱动水平轴118转动±90°，因此可以使安装平台114相对于主框112转动±90°。

可以理解的是，观测传感器120连接于安装平台114，可以随着安装平台114同步俯仰运动。通过控制驱动电机116的运动，可以精确控制观测传感器120的俯仰角度。

根据本发明的一些实施例，安装平台114包括第一安装件1142、第二安装件1144和定位件1146。

第一安装件1142连接于水平轴118，第二安装件1144可拆卸连接于第一安装件1142，且第一安装件1142与第二安装件1144之间的距离可调。定位件1146连接于第一安装件1142和第二安装件1144的其中一个，用于固定观测传感器120。

可以理解的是，第一安装件1142与第二安装件1144之间的距离可调，安装平台114可以安装不同类型以及尺寸的观测传感器120，同时可以通过定位件1146对观测传感器120进行固定，增加了观测传感器120与安装平台114之间的稳定性。

需要说明的是，定位件1146活动连接于第一安装件1142和第二安装件1144的其中一个，可以实现对观测传感器120的松开与锁紧，方便拆卸以及安装。

综上所述，根据本发明实施例提供的近地面空中多角度遥感观测系统，包括空中观测平台、摆动组件100、俯仰角调节组件110和观测传感器120；空中观测平台设置在目标观测物的上方，摆动组件100的第一端连接于空中观测平台靠近地面的一侧，摆动组件100水平设置；俯仰角调节组件110连接于摆动组件100的第二端，观测传感器120连接于俯仰角调节组件110。空中观测平台的位置确定后，调整摆动组件100相对于空中观测平台的角度以及俯仰角调节组件110的俯仰角，可以观测较大范围内的地物目标，摆动组件100能够带动俯仰角调节组件110和观测传感器120避开空中观测平台的主体结构或者阴影，能够在不同观测角度下观测到同一目标，使得多角度观测系统应用过程中的精度更高。与此同时，地物目标观测内容较多时，可以仅调整摆动组件100的角度，不需要根据太阳光角度反复调整空中观测平台的位置，观测效率较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，包括：

空中观测平台；

摆动组件，形成有相对的第一端和第二端，所述第一端转动连接于所述空中观测平台靠近地面的一侧，所述摆动组件水平设置；

俯仰角调节组件，连接于所述第二端；

观测传感器，连接于所述俯仰角调节组件。

2.根据权利要求1所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，还包括：

转动调节组件，包括固定部件和转动连接于所述固定部件的转动部件，所述固定部件和所述转动部件的其中一个连接于所述空中观测平台，另一个连接于所述第一端。

3.根据权利要求2所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述固定部件为电动旋转平台，所述电动旋转平台包括驱动轴，所述转动部件为转盘，所述转盘连接于所述驱动轴。

4.根据权利要求1至3任一项所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述摆动组件包括直线驱动部件以及连接于所述直线驱动部件的运动部件，所述近地面多角度遥感观测系统还包括：

参考板，连接于所述运动部件且水平设置，所述直线驱动部件适于使所述参考板在遮挡位置和避让位置之间切换；

在所述遮挡位置，所述参考板位于所述观测传感器的下方；

在所述避让位置，所述参考板避开所述观测传感器的下方。

5.根据权利要求4所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述参考板和所述运动部件之间设置有支撑杆，所述支撑杆适于维持所述参考板与所述运动部件之间的距离。

6.根据权利要求5所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述支撑杆连接于所述参考板的边缘，所述支撑杆靠近所述参考板的一端设置有加强件，所述加强件连接于所述参考板。

7.根据权利要求4所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述摆动组件还包括：

第一位置感应元件，连接于所述直线驱动部件和所述运动部件的其中一个；

第二位置感应元件，连接于所述直线驱动部件和所述运动部件的另一个。

8.根据权利要求1至3任一项所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述俯仰角调节组件包括：

主框，连接于所述第二端，所述主框形成有凹槽；

安装平台，设置在所述凹槽内且通过水平轴转动连接于所述主框；

驱动电机，传动连接于所述水平轴。

9.根据权利要求8所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述安装平台包括：

第一安装件，连接于所述水平轴；

第二安装件，可拆卸连接于所述第一安装件；

定位件，连接于所述第一安装件或者第二安装件，适于固定所述观测传感器。

10.根据权利要求1至3任一项所述的近地面空中多角度遥感观测系统，其特征在于，所述空中观测平台包括起重机、塔吊、观测架或者无人机。

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