便攜式機(jī)載多光譜成像系統(tǒng)

美國密西西比州斯坦尼斯空間中心的研究 人員最近研制了一臺便攜式機(jī)載多光譜成像系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)機(jī)載分系統(tǒng)和一個(gè)地面分 系統(tǒng)，它能以0 5kln—Ikm的刈幅獲取地面的多 光譜圖像數(shù)據(jù)。

這個(gè)成像系統(tǒng)是專門為觀察海岸環(huán)境而研 制的，但它也非常適合于開展與農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng) 殖業(yè)、林業(yè)、環(huán)境凈化等有關(guān)的遙感工作以及 一般的環(huán)境監(jiān)測工作 它可以裝在兩個(gè)像手提 皮箱那樣大小的容器內(nèi)，因而可以作為登記行 李請商業(yè)航空公司運(yùn)輸。當(dāng)該系統(tǒng)被運(yùn)送到目 的地并被打開以后，人們就可以將機(jī)載分系統(tǒng) 發(fā)射到未鋪筑遭面的地面上空并用裝載在微型 搬運(yùn)車上的地面分系統(tǒng)對其進(jìn)行控制。

機(jī)載分系統(tǒng)包括一架小型無人駕駛飛機(jī)(見 附圖)，飛機(jī)上裝有一臺用于導(dǎo)航的彩色前視視 頻攝像機(jī)、三臺以三個(gè)不同光譜波段對地面進(jìn) 行成像的下視單色視頻攝像機(jī)、一個(gè)視頻發(fā)射 器和一個(gè)全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器。每臺下 視攝像機(jī)的透鏡前面都裝有一個(gè)干涉帶通濾光 片。這些濾光片可以在野外進(jìn)行更換。每個(gè)波 段寬lOnm，它們均處在400nm一1 100nm的波 長范圍內(nèi)。四臺攝像機(jī)的輸出是經(jīng)多路傳輸后 才被實(shí)時(shí)發(fā)送的，因此一臺視頻發(fā)射器足以將 圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到地面供實(shí)時(shí)監(jiān)視和記錄使用。 這種設(shè)計(jì)既降低了成本，又減輕了重量。

小型無人駕駛飛機(jī)上還裝有一個(gè)用于測量 絕對航向、橫滾及俯仰的姿態(tài)基準(zhǔn)傳感器。該 傳感器由一臺三軸磁強(qiáng)計(jì)和一臺雙軸電解傾斜 儀組成。GPS接收器和姿態(tài)基準(zhǔn)傳感器獲取的 位置和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以用于將多光譜圖像數(shù)據(jù)同 地理坐標(biāo)配準(zhǔn)，這樣就不需要預(yù)先確定地面參 考目標(biāo)了 攝像機(jī)輸出信號的多路傳輸是與其它一些 功能同步實(shí)施的，這些功能包括攝像機(jī)的啟動(dòng)、 GPS接收器和姿態(tài)基準(zhǔn)傳感器數(shù)據(jù)的讀出與存 儲以及時(shí)間、位置和姿態(tài)信息在圖像數(shù)據(jù)上的 疊加。它們由一個(gè)包含五個(gè)微控制器、一個(gè)視 頻多路傳輸器和一個(gè)視頻同步分離器的電路執(zhí) 行 地面分系統(tǒng)包括一個(gè)用于接收視頻和數(shù)字 數(shù)據(jù)信號的接收器、一個(gè)用于顯示活動(dòng)地圖的 臺式計(jì)算機(jī)、一臺數(shù)字錄像機(jī)和一臺用于實(shí)時(shí) 顯示視頻圖像的監(jiān)視器。

機(jī)載分系統(tǒng)和地面分系 統(tǒng)基本上是用市場上暢銷的元部件制作的 但 研究人員將大部分精力花在了機(jī)載分系統(tǒng)上， 因?yàn)闄C(jī)載分系統(tǒng)需要達(dá)到微型化、輕量化，而 且其受飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的影響要達(dá)到最小。 附圖 一架載有視頻攝像機(jī)及相關(guān)設(shè)備的小型無 人駕駛飛機(jī)。運(yùn)行期間，它可以將三個(gè)光譜波段的 地面圖像連同時(shí)間以及用于將這些圖像與地理坐標(biāo) 配準(zhǔn)的信息一起發(fā)選到地面分系統(tǒng)