一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及航空遙感領域，具體地，涉及一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]無人機自身載荷平臺穩(wěn)定性較低，受氣流風速影響較大。大多數(shù)成像高光譜儀采用線陣傳感器的推掃成像模式，由于成像過程中線陣光譜的位置和姿態(tài)時刻變化，使得成像的光譜數(shù)據(jù)發(fā)生明顯的幾何畸變。航空高光譜遙感數(shù)據(jù)的幾何校正一直是處理數(shù)據(jù)、提高質量的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的方法，如通過地面控制點進行幾何校正或者利用GPS信息把圖像同地圖配準以達到幾何校正的目的，都要花費大量的工作，而且這些方法并不適用航空高光譜遙感。利用GPS/INS數(shù)據(jù)直接對高光譜圖像進行幾何校正成為發(fā)展趨勢，GPS/INS數(shù)據(jù)具有高精度的位置信息和姿態(tài)信息，可以免去繁瑣的工作，并且提高數(shù)據(jù)處理的質量和速度。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)。所述系統(tǒng)通過將光譜數(shù)據(jù)與GPS/INS數(shù)據(jù)進行同步，便于對光譜數(shù)據(jù)進行精確的幾何校正。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:GPS/INS裝置，用于提供GPS/INS數(shù)據(jù)；探測裝置，用于獲取被探測的對象的光譜數(shù)據(jù)；控制裝置，分別與所述GPS/INS裝置和所述探測裝置連接，用于在檢測到所述探測裝置發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取所述GPS/INS裝置提供的GPS/INS數(shù)據(jù)；以及計算機，分別與所述探測裝置和所述控制裝置連接，用于接收來自所述探測裝置的光譜數(shù)據(jù)和來自所述控制裝置的GPS/INS數(shù)據(jù)，并將所述光譜數(shù)據(jù)與所述GPS/INS數(shù)據(jù)進行對應。
[0005]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括:樣品裝置，與所述探測裝置連接，用于作為所述被探測的對象。
[0006]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括:圖像采集裝置，分別與所述探測裝置和所述計算機連接，用于采集所述探測裝置獲取的光譜數(shù)據(jù)，并將所采集的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至所述計算機。
[0007]優(yōu)選地，所述GPS/INS裝置通過RS232總線與所述控制裝置連接。
[0008]優(yōu)選地，所述控制裝置通過RS232總線與所述計算機連接。
[0009]優(yōu)選地，所述GPS/INS裝置為頻率為100Hz的GPS/INS數(shù)據(jù)采集裝置。
[0010]優(yōu)選地，所述探測裝置為推掃式高光譜裝置。
[0011]優(yōu)選地，所述GPS/INS數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)和/或姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0012]通過上述技術方案，在檢測到探測裝置發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取GPS/INS裝置提供的GPS/INS數(shù)據(jù)，并將光譜數(shù)據(jù)與GPS/INS數(shù)據(jù)進行對應，從而實現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)與GPS/INS數(shù)據(jù)的同步，便于對光譜數(shù)據(jù)進行精確的幾何校正。
【附圖說明】
[0013]通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中:
[0014]圖1是本實用新型提供的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)的結構示意圖。
[0015]附圖標記說明
[0016]10 GPS/INS裝置 20控制裝置 30探測裝置
[0017]40圖像采集裝置 50計算機 60 樣品裝置
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0019]利用GPS/INS數(shù)據(jù)直接對高光譜圖像進行幾何校正成為發(fā)展趨勢，GPS/INS數(shù)據(jù)具有高精度的位置信息和姿態(tài)信息，可以免去繁瑣的工作，并且提高數(shù)據(jù)處理的質量和速度。因此，本實用新型特提供一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)。
[0020]圖1是本實用新型提供的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型提供的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)包括:GPS/INS(Global Posit1n System/Inertial Navigat1n System，全球定位系統(tǒng)/慣性導航系統(tǒng))裝置10，用于提供GPS/INS數(shù)據(jù)；探測裝置30，用于獲取被探測對象的光譜數(shù)據(jù)；控制裝置20，分別與所述GPS/INS裝置10和所述探測裝置30連接，用于在檢測到所述探測裝置發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取所述GPS/INS裝置提供的GPS/INS數(shù)據(jù)；以及計算機50，分別與所述探測裝置30和所述控制裝置20連接，用于接收來自所述探測裝置的光譜數(shù)據(jù)和來自所述控制裝置的GPS/INS數(shù)據(jù)，并將所述光譜數(shù)據(jù)與所述GPS/INS數(shù)據(jù)進行對應。藉此，便于對光譜數(shù)據(jù)進行精確的幾何校正。
[0021]在具體的實施方式中，所述GPS/INS裝置10為頻率為100Hz的GPS/INS數(shù)據(jù)采集裝置，所述探測裝置30為推掃式高光譜裝置，所述GPS/INS數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)和/或姿態(tài)數(shù)據(jù)，且所述GPS/INS裝置10通過RS232總線與所述控制裝置20連接，所述控制裝置20通過RS232總線與所述計算機50連接。
[0022]更為具體地，在所述探測裝置工作前，所述GPS/INS裝置10將秒脈沖信號經(jīng)由RS232接口發(fā)送至所述控制裝置20以使得所述控制裝置的時鐘與所述GPS/INS裝置的時鐘同步。換句話說，控制裝置的時間信息與GPS/INS裝置的時間信息一致，藉此，有利于光譜數(shù)據(jù)與位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)的同步。
[0023]所述探測裝置30在每一幀圖像曝光的情況下，向所述控制裝置20發(fā)送觸發(fā)信號。所述控制裝置20在檢測到所述探測裝置30發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取所述GPS/INS裝置的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將該位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)由RS232接口保存到計算機50中，從而完成位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)的獲取與存儲。具體地，探測裝置30每曝光一幀圖像，控制裝置獲取與之相對應的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0024]可選擇地，所述系統(tǒng)還包括:圖像采集裝置40，分別與所述探測裝置30和所述計算機50連接，用于采集所述探測裝置獲取的光譜數(shù)據(jù)，并將所采集的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至所述計算機。
[0025]在本實例中，所述系統(tǒng)還包括:樣品裝置60，與所述探測裝置連接，用于作為所述被探測的對象。探測裝置30用于獲取樣品裝置的漫反射光信號，從而得到光譜立方體數(shù)據(jù)。在每曝光完一幀圖像的情況下，探測裝置30將該幀圖像的光譜數(shù)據(jù)通過圖像采集裝置40經(jīng)由通用串行接口保存到計算機50中，從而完成數(shù)據(jù)的顯示和處理。
[0026]在具體的實施方式中，GPS/INS裝置10將PPS (秒脈沖信號)發(fā)送至控制裝置20，以使得控制裝置20的時鐘與GPS/INS裝置10的時鐘同步。探測裝置30獲取樣品裝置60的漫反射信號以得到光譜立方體數(shù)據(jù)。探測裝置30在每一幀圖像曝光的情況下，向控制裝置20發(fā)送觸發(fā)信號?？刂蒲b置20在檢測到探測裝置發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取GPS/INS裝置10的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)。與此同時，圖像采集裝置40將探測裝置30曝光的一幀圖像的數(shù)據(jù)保存到計算機50中，控制裝置20將獲取的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)保存到計算機50中。計算機50將接收的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)標記到光譜數(shù)據(jù)的每一幀圖像上，實現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)的每一幀圖像與GPS/INS數(shù)據(jù)的對應，從而完成了光譜數(shù)據(jù)與GPS/INS數(shù)據(jù)的同步。藉此，當航空成像時，高光譜圖像的每一幀都擁有屬于自身的GPS/INS數(shù)據(jù)。利用經(jīng)度、瑋度、海拔、側翻角和俯仰角等參數(shù)可以計算出每幀圖像的地面實際坐標。最后，對原始圖像中每一幀圖像進行重采樣得到校正圖像。利用GPS/INS數(shù)據(jù)對高光譜圖像幾何校正，可以免去繁瑣的工作，并且能夠提高數(shù)據(jù)處理的質量和速度。
[0027]本實用新型提供的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，利用探測裝置30、控制裝置20以及GPS/INS裝置10相互之間的脈沖信號的傳遞，可以同步獲取光譜數(shù)據(jù)和GPS/INS數(shù)據(jù)。根據(jù)光譜數(shù)據(jù)和GPS/INS數(shù)據(jù)使用Windows操作系統(tǒng)下的軟件可以生成導航數(shù)據(jù)或者自定義數(shù)據(jù)，從而可以實現(xiàn)快速獲取精確的時間信息、地點信息和位置信息，降低了系統(tǒng)的復雜性，提高了數(shù)據(jù)獲取的效率，便于對高光譜數(shù)據(jù)進行精確的幾何校正，提高數(shù)據(jù)處理的質量和效率。
[0028]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術構思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0029]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0030]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
【主權項】
1.一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: GPS/INS裝置，用于提供GPS/INS數(shù)據(jù)； 探測裝置，用于獲取被探測的對象的光譜數(shù)據(jù)； 控制裝置，分別與所述GPS/INS裝置和所述探測裝置連接，用于在檢測到所述探測裝置發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取所述GPS/INS裝置提供的GPS/INS數(shù)據(jù)；以及 計算機，分別與所述探測裝置和所述控制裝置連接，用于接收來自所述探測裝置的光譜數(shù)據(jù)和來自所述控制裝置的GPS/INS數(shù)據(jù)，并將所述光譜數(shù)據(jù)與所述GPS/INS數(shù)據(jù)進行對應。2.根據(jù)權利要求1所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 樣品裝置，與所述探測裝置連接，用于作為所述被探測的對象。3.根據(jù)權利要求1所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 圖像采集裝置，分別與所述探測裝置和所述計算機連接，用于采集所述探測裝置獲取的光譜數(shù)據(jù)，并將所采集的光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至所述計算機。4.根據(jù)權利要求1所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS/INS裝置通過RS232總線與所述控制裝置連接。5.根據(jù)權利要求1所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置通過RS232總線與所述計算機連接。6.根據(jù)權利要求1所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS/INS裝置為頻率為100Hz的GPS/INS數(shù)據(jù)采集裝置。7.根據(jù)權利要求1所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述探測裝置為推掃式高光譜裝置。8.根據(jù)權利要求1-7中任意一項權利要求所述的用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS/INS數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)和/或姿態(tài)數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實用新型涉及航空遙感領域，公開了一種用于無人機的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：GPS/INS裝置，用于提供GPS/INS數(shù)據(jù)；探測裝置，用于獲取被探測對象的光譜數(shù)據(jù)；控制裝置，與所述GPS/INS裝置和所述探測裝置連接，用于在檢測到所述探測裝置發(fā)送的觸發(fā)信號的情況下，獲取所述GPS/INS裝置提供的GPS/INS數(shù)據(jù)；以及計算機，與所述探測裝置和所述控制裝置連接，用于接收來自所述探測裝置的光譜數(shù)據(jù)和來自所述控制裝置的GPS/INS數(shù)據(jù)，并將所述光譜數(shù)據(jù)與所述GPS/INS數(shù)據(jù)進行對應。本實用新型通過將光譜數(shù)據(jù)與GPS/INS數(shù)據(jù)進行同步，便于對光譜數(shù)據(jù)進行精確的幾何校正。
【IPC分類】G05D1/08
【公開號】CN204965189
【申請?zhí)枴緾N201520706837
【發(fā)明人】張紅明, 張立福, 吳太夏, 鹿旭暉, 彭波
【申請人】中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月11日