[發明專利]基于大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離測量裝置

有效

• 申請號: 201310751381.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103743389A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 晏磊;陳偉;吳太夏;趙紅穎;楊彬;趙海盟;楊尚強;張文凱;路穎
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明涉及一種通過偏振遙感技術對地表進行探測的裝置，特別涉及基于大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離的測量裝置。

背景技術

偏振遙感是近來備受關注的一種新興的對地觀測方法，它通過探測大氣或者地物反射形成的偏振光來為遙感目標提供新的、潛在的信息。由于大氣粒子的強偏振作用，使偏振遙感能夠對大氣進行有效的探測。但大氣的這種強偏振也導致了在星載偏振傳感器探測地表時，傳感器所接收到的信號主要是大氣的偏振信息，而地物的偏振性質常常淹沒在大氣的偏振輻射中。雖然大量研究表明地表物體具有比較強的偏振特性，也可以作為遙感信息源，但是大氣偏振效應強于地表偏振效應，導致星載傳感器無法用于地表目標的偏振探測。

在國外，法國研制的POLDER-3傳感器是目前唯一在軌的偏振光遙感傳感器，它在設計時曾試圖對地表目標進行多角度偏振觀測，但在使用過程中發現大氣的偏振作用過于強烈，常將地物的偏振反射信息淹沒，最終以失敗告終。

目前國內外都沒有一個較好的解決方案，偏振遙感的地-氣信息分離測量裝置成為偏振遙感對地表進行觀測和應用的一個瓶頸。因此，研究如何對地表信息進行測量已成為對地表進行偏振光遙感的首要問題，而在這方面目前國內外的研究還幾乎處于空白狀態。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一套完備的能夠消除或減少大氣偏振對地表偏振影響的基于大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離測量裝置。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種基于大氣中性點的偏振遙感地-氣信息分離測量裝置，包括偏振傳感器裝置、偏振傳感器機械平臺、控制單元、計算機；其中，所述偏振傳感器裝置固定在偏振傳感器機械平臺上；所述偏振傳感器裝置與控制單元相連接，進行數據的采集與控制；所述控制單元通過USB接口連接計算機，進行數據及控制信號通信。

進一步地，所述偏振傳感器機械平臺包括：偏振傳感器放置面板、角度調平儀、伸縮連接桿、360°可旋轉轉盤、標定刻度盤、伸縮螺旋桿和飛機接口面板；所述角度調平儀緊密貼合在偏振傳感器放置面板上，所述偏振傳感器放置面板與所述伸縮連接桿下端相連，實現偏振傳感器放置面板與水平方向的夾角變化；所述伸縮連接桿上端與360°可旋轉轉盤連接，而360°可旋轉轉盤通過中心轉軸與標定刻度盤連接，實現在水平面方向角度的變化；所述360°可旋轉轉盤上端與伸縮螺旋桿相連接，實現整個測量裝置的垂直方向上的距離變化；所述伸縮螺旋桿與飛機接口面板連接。

進一步地，所述伸縮螺旋桿包括固連桿、齒輪、螺旋轉桿和接口連接口，通過齒輪的咬合轉動引起齒輪在螺旋轉桿垂直方向的改變，從而改變固連桿的高低位置，實現偏振傳感器裝置在垂直方向上的高低變化。

進一步地，所述偏振傳感器機械平臺通過飛機接口面板固定在航拍飛機上，實現整個地-氣信息分離測量裝置可以簡易的在飛機上放置。

進一步地，所述偏振傳感器裝置包括：三個偏振傳感單元，成品字形排列，由所述角度調平儀進行水平調整，保證三個偏振傳感單元在同一水平面。

進一步地，所述偏振傳感單元包括：濾光片、光學鏡頭、納米液晶調制器、偏振檢偏器、濾光膜和CCD圖像傳感器，所述濾光片、光學鏡頭、納米液晶調制器和偏振檢偏器依次排列在一條軸線上，濾光片放置角度分別為0°、60°和120°；所述濾光膜和CCD圖像傳感器分為兩組，一組放在所述偏振檢偏器后方并與之在同一軸線，另一組放置在所述偏振檢偏器上方與之上表面平行；其中CCD圖像傳感器，用于感應光線，并將光信號轉變成電信號，經采樣放大及模數轉換電路轉換成數字圖像信號，其上添加的濾光膜，以獲得不同波段的偏振影像。

進一步地，所述納米液晶調制器由兩納米光學偏振器和液晶構成，且液晶在兩納米光學偏振器中間。

進一步地，所述控制單元包括：一工程控制機（以下簡稱工控機），與每個偏振傳感單元有兩根線相連，一根為信號控制線（通過PCI插槽和工控機相連）負責從工控機獲取快門控制信號；另一根為數據傳輸線（USB連接），負責圖像數據的傳輸；一PCI板卡，提供8路帶3750vdc隔離保護的光隔離數字量輸入，用于在噪聲下接受數字量輸入；以及提供8路續電器輸出，用于開/關控制設備或小型電力開關。

進一步地，所述計算機包括計算機控制系統、數據存儲系統和視頻/圖像顯示系統。