本發(fā)明涉及機(jī)載探測領(lǐng)域，具體地，涉及一種高機(jī)載高光譜成像探測載荷空、地同步數(shù)據(jù)獲取方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著人類對光學(xué)成像探測機(jī)理的認(rèn)識不斷深入，光學(xué)衛(wèi)星遙感影像的空間分辨率逐漸達(dá)到0.5m以內(nèi)、光譜分辨率達(dá)到10nm以內(nèi)、紅外溫度分辨率達(dá)到0.1k，可觀測的對象從地表逐漸精細(xì)到單體或目標(biāo)，通過開展高光譜成像探測載荷的機(jī)載掛飛試驗，可在衛(wèi)星發(fā)射之前獲取典型合作目標(biāo)和背景的光譜輻射特性數(shù)據(jù)，為后續(xù)光學(xué)探測系統(tǒng)目標(biāo)檢測與識別方法、譜段優(yōu)化、目標(biāo)特性分析等提供支撐，提供高光譜圖像數(shù)據(jù)作為地面信息處理系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)、測試和驗收的數(shù)據(jù)樣本。各類技術(shù)研究及設(shè)備性能驗證均需要利用機(jī)載飛行試驗。

2、公開號為cn111638185a的專利文獻(xiàn)，公開了基于無人機(jī)平臺的遙感探測方法，主要解決了現(xiàn)有光譜圖像數(shù)據(jù)與激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)由于存在多源異構(gòu)性而無法有效融合的問題；公開號為cn103364781a的專利文獻(xiàn)，公開了基于遙感數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)的糧田地面參照點篩選方法，是結(jié)合高分辨率多光譜掃描儀和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)實現(xiàn)的一種糧田地面參照點篩選方法；公開號為cn115495703b的專利文獻(xiàn)，公開了一種基于機(jī)載多光譜數(shù)據(jù)的煙草成熟度檢測方法及系統(tǒng)，通過無人機(jī)采集煙草的多光譜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同層位成熟度的快速大范圍檢測；公開號為cn114136445b的專利文獻(xiàn)，公開了一種提高無人機(jī)機(jī)載高光譜輻射校正精度的方法，公開了一種提高無人機(jī)機(jī)載高光譜數(shù)據(jù)輻射校正精度的方法。以上專利文獻(xiàn)均沒有涉及高光譜成像探測載荷空、地協(xié)同配合的機(jī)載掛飛試驗方法。

3、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空、地同步高光譜影像及輔助數(shù)據(jù)采集，滿足目標(biāo)特性、大氣傳播特性及光學(xué)載荷特性等科學(xué)研究及性能測試試驗對多要素數(shù)據(jù)的獲取需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)載高光譜成像探測載荷空、地同步數(shù)據(jù)獲取方法及系統(tǒng)。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種機(jī)載高光譜成像探測載荷空、地同步數(shù)據(jù)獲取方法，包括：

3、改裝步驟：根據(jù)預(yù)設(shè)改裝要求，對載機(jī)進(jìn)行改裝；

4、設(shè)計航線步驟：設(shè)計改裝后載機(jī)的多方向航線；

5、采集步驟：令載機(jī)按設(shè)計后的航線飛行，通過地面配置的采集設(shè)備與機(jī)載光學(xué)成像載荷同步采集數(shù)據(jù)，持續(xù)獲取大氣參數(shù)；

6、數(shù)據(jù)處理步驟：將獲取到的大氣參數(shù)進(jìn)行處理，獲得機(jī)載光學(xué)成像載荷和地面采集設(shè)備同步采集的數(shù)據(jù)變化的統(tǒng)計結(jié)果。

7、優(yōu)選的，改裝步驟包括：

8、吊艙改裝步驟：根據(jù)載荷尺寸在載機(jī)機(jī)腹設(shè)計吊艙；

9、供電接口改裝步驟：根據(jù)高光譜載荷掛飛的需求改裝增加航電系統(tǒng)及供電接口；

10、測試步驟：完成載機(jī)改裝后，開展載機(jī)與載荷聯(lián)合測試，使載機(jī)的性能在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

11、載機(jī)與載荷聯(lián)合測試包括：載機(jī)的稱重、電磁兼容測試、通電后載荷功能測試及載機(jī)校飛試驗。

12、優(yōu)選的，設(shè)計航線步驟包括：

13、多方向航線的方位分別為：東偏北45°方向、正南方向、西偏北45°方向、正東方向；每個方向的長度不小于10km；

14、其中，航線的高度分別為2.5km和5km；

15、執(zhí)行步驟：令載機(jī)按照預(yù)設(shè)航線，在不同高度，重復(fù)飛行，多次獲得成像數(shù)據(jù)。

16、優(yōu)選的，采集步驟包括：

17、飛行前的測量步驟：地面采集設(shè)備對待測目標(biāo)表面可見近紅外及短波紅外光譜進(jìn)行測量，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

18、同步采集的測量步驟：在載機(jī)過頂時，地面采集設(shè)備與機(jī)載光學(xué)成像載荷同步對觀測目標(biāo)的靶標(biāo)及背景進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

19、飛行后的測量步驟：典型地物和待測載機(jī)的輻亮度數(shù)據(jù)采集，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

20、試驗后的測量步驟：利用地面采集設(shè)備采集大氣數(shù)據(jù)，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

21、其中，判斷數(shù)據(jù)的幾何精度、輻射精度及測量噪聲是否均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，若在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)有效；否則，數(shù)據(jù)無效；

22、通過地面采集設(shè)備獲取不含大氣影響的地物光譜數(shù)據(jù)的大氣參數(shù)真值，包括大氣溫度、濕度、氣壓及氣溶膠。

23、優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理步驟包括：

24、預(yù)處理步驟：將獲取到的參數(shù)進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括錯誤數(shù)據(jù)剔除、輻射校正及幾何校正；

25、處理步驟：將機(jī)載光學(xué)成像載荷獲取影像的產(chǎn)品和地面采集設(shè)備同步采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到地物光譜曲線、地物發(fā)射率及溫度、氣溶膠特性和量化數(shù)據(jù)、大氣溫濕度和液態(tài)水含量廓線。

26、一種機(jī)載高光譜成像探測載荷空、地同步數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括：

27、改裝模塊：根據(jù)預(yù)設(shè)改裝要求，對載機(jī)進(jìn)行改裝；

28、設(shè)計航線模塊：設(shè)計改裝后載機(jī)的多方向航線；

29、采集模塊：令載機(jī)按設(shè)計后的航線飛行，通過地面配置的采集設(shè)備與機(jī)載光學(xué)成像載荷同步采集數(shù)據(jù)，持續(xù)獲取大氣參數(shù)；

30、數(shù)據(jù)處理模塊：將獲取到的大氣參數(shù)進(jìn)行處理，獲得機(jī)載光學(xué)成像載荷和地面采集設(shè)備同步采集的數(shù)據(jù)變化的統(tǒng)計結(jié)果。

31、優(yōu)選的，改裝模塊包括：

32、吊艙改裝模塊：根據(jù)載荷尺寸在載機(jī)機(jī)腹設(shè)計吊艙；

33、供電接口改裝模塊：根據(jù)高光譜載荷掛飛的需求改裝增加航電系統(tǒng)及供電接口；

34、測試模塊：完成載機(jī)改裝后，開展載機(jī)與載荷聯(lián)合測試，使載機(jī)的性能在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

35、載機(jī)與載荷聯(lián)合測試包括：載機(jī)的稱重、電磁兼容測試、通電后載荷功能測試及載機(jī)校飛試驗。

36、優(yōu)選的，設(shè)計航線模塊包括：

37、多方向航線的方位分別為：東偏北45°方向、正南方向、西偏北45°方向、正東方向；每個方向的長度不小于10km；

38、其中，航線的高度分別為2.5km和5km；

39、執(zhí)行模塊：令載機(jī)按照預(yù)設(shè)航線，在不同高度，重復(fù)飛行，多次獲得成像數(shù)據(jù)。

40、優(yōu)選的，采集模塊包括：

41、飛行前的測量模塊：地面采集設(shè)備對待測目標(biāo)表面可見近紅外及短波紅外光譜進(jìn)行測量，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

42、同步采集的測量模塊：在載機(jī)過頂時，地面采集設(shè)備與機(jī)載光學(xué)成像載荷同步對觀測目標(biāo)的靶標(biāo)及背景進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

43、飛行后的測量模塊：典型地物和待測載機(jī)的輻亮度數(shù)據(jù)采集，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

44、試驗后的測量模塊：利用地面采集設(shè)備采集大氣數(shù)據(jù)，并在當(dāng)天完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理，判斷數(shù)據(jù)有效性；

45、其中，判斷數(shù)據(jù)的幾何精度、輻射精度及測量噪聲是否均在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，若在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)有效；否則，數(shù)據(jù)無效；

46、通過地面采集設(shè)備獲取不含大氣影響的地物光譜數(shù)據(jù)的大氣參數(shù)真值，包括大氣溫度、濕度、氣壓及氣溶膠。

47、優(yōu)選的，數(shù)據(jù)處理模塊包括：

48、預(yù)處理模塊：將獲取到的參數(shù)進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括錯誤數(shù)據(jù)剔除、輻射校正及幾何校正；

49、處理模塊：將機(jī)載光學(xué)成像載荷獲取影像的產(chǎn)品和地面采集設(shè)備同步采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到地物光譜曲線、地物發(fā)射率及溫度、氣溶膠特性和量化數(shù)據(jù)、大氣溫濕度和液態(tài)水含量廓線。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

51、1、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空、地同步高光譜影像及輔助數(shù)據(jù)采集，滿足目標(biāo)特性、大氣傳播特性及光學(xué)載荷特性等科學(xué)研究及性能測試試驗對多要素數(shù)據(jù)的獲取需求，同時獲得真值和輔助數(shù)據(jù)，整合后得出精確的采集數(shù)據(jù)；

52、2、本發(fā)明通過明確載機(jī)改裝方案與步驟，并提出改裝后的聯(lián)合測試內(nèi)容，實現(xiàn)機(jī)載掛飛流程規(guī)范化及模式化；

53、3、本發(fā)明通過提出一種利用不同飛行高度、不同飛行速度的航線方案獲取指定目標(biāo)的高光譜特性，為后續(xù)設(shè)計相關(guān)航線提供事實依據(jù)；

54、4、本發(fā)明通過提出利用不同設(shè)備采集地物背景并配合飛機(jī)航線以保證數(shù)據(jù)有效性的詳細(xì)設(shè)計方案，滿足高光譜背景數(shù)據(jù)同步采集的需求，實現(xiàn)對機(jī)載掛飛試驗中對地面采集數(shù)據(jù)有效性判斷的依據(jù)。