[發明專利]機艙內聯動遙感設備實時處理遙感數據的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010576735.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111595445A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 潘潔;吳亮;朱金彪;邱文
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;B64D47/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

1.一種機艙內聯動遙感設備實時處理遙感數據的裝置，其特征在于，包括至少兩個遙感設備和計算機單元，遙感設備和計算機單元均通過防震單元設置在飛機上，實現縱向上減振和橫向上不晃動；

其中，所述防震單元包括：

地軌組件，設置在飛機上；

防振座，設置在地軌組件上；以及

設備連接件，用于遙感設備或計算機單元與防振座連接。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述設備連接件為C型連接件；

其中，所述C型連接件包括上C型體和下C型體；上C型體的曲率半徑大于下C型體的曲率半徑。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述防振座包括：

底板；

墊片，設置在底板上；

外殼，設置在墊片上；

彈簧，設置在墊片上，位于外殼內部；以及

承載桿，設置在彈簧上；

其中，所述的防振座還包括起緩沖作用的皮墊，皮墊設置在底板底部。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述防震單元還包括用于提高穩定性的定位板和鋁板，所述定位板和鋁板設置在防振座底部與地軌連接件之間；

所述防震單元還包括鋁框，所述鋁框固定在地軌組件上，鋁板設置在鋁框上；鋁框上設有多個安裝孔；

其中，鋁框上設有多個承載梁。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述地軌組件包括：

座椅地軌，其上設有凹槽；

凹槽連接件，其上設有固定孔和至少一個安裝孔；以及

固定片，通過固定孔將凹槽連接件固定在座椅地軌上。

6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，

所述凹槽沿軸向設有若干個矩形槽和若干個圓形槽，矩形槽和圓形槽間隔分布且相互連通；

所述凹槽連接件包括兩端的圓形擋板和中間的矩形連接板；

所述圓形擋板的半徑小于圓形槽的半徑，所述矩形連接板的寬度小于矩形槽的寬度，所述矩形連接板的長度等于矩形槽的長度，所述圓形擋板的直徑大于矩形槽的寬度；

所述固定片的半徑小于圓形槽的半徑；

述凹槽的截面為凸型；

所述矩形連接板上設有用于放置固定片的圓弧槽；所述圓弧槽的深度大于或等于固定片的厚度。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，

所述計算機單元包括計算機終端、顯示器和逆變器；所述計算機終端、顯示器和逆變器均通過防震單元設置在飛機上。

8.一種機艙內聯動遙感設備實時處理遙感數據的方法，包括：

利用在飛機上安裝好的如權利要求1至7任一項所述的裝置實現多個遙感設備聯動；

在飛行過程中將遙感設備獲取的數據傳輸到計算機單元上；

飛行過程中使用數據處理軟件實時處理遙感數據，即完成了遙感數據的實時處理。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，

所述處理遙感數據的方法包括：

確定需優先處理的遙感數據文件；

制作該遙感數據文件對應的頭文件；

檢查該遙感數據文件對應的頭文件，確保遙感設備總視場角、波段數滿足指標要求；

如果遙感數據存在問題則更換新的遙感軟件進行檢查，直到檢查沒有問題后，對該遙感數據文件進行輻射校正處理；

對輻射校正處理后的遙感數據文件進行幾何校正處理，得到幾何校正文件；

在幾何校正文件中添加地理信息后拼接成完整的影像，即完成了遙感數據的處理。

10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，

所述處理遙感數據的方法具體包括：

1)確定需優先處理的遙感數據文件；

2)制作遙感數據文件對應的頭文件，具體方法包括：

a.創建一個與遙感數據文件A.dat相同名稱的頭文件A.hdr；

b.右鍵點擊遙感數據文件A.dat，點擊“屬性”，記錄“大小”對應的字節數B；

c.確定上述遙感數據文件的列數S和波段數D，然后按照公式：

line＝B/S/D/2； (1)

計算得出該文件的行數line；

d.使用文本編輯A.hdr，使遙感數據文件可讀；

3)使用遙感軟件檢查該遙感數據文件，確保遙感設備總視場角、波段數滿足指標要求；總視場角的計算公式如下：

其中，FOV為視場角；L為航帶寬度；H為航高；

4)檢查遙感數據若存在問題，則更換新的遙感軟件進行檢查，直到檢查沒有問題后，就能對該遙感數據文件進行輻射校正處理：即對每個波段的每一個像元根據其相應的反演系數進行反演，以獲得鏡頭前的目標輻射亮度值，計算公式如下：

其中，G_k(i，j)和G_d(i，j)為第i像元第j波段像元的斜率和截距，DN_p(i，j)和DN_0(i，j)分別為遙感數據第p個能級和第0個能級時第i像元第j波段像元的DN值；為入射光譜輻射亮度值，單位為mW·cm^-2·sr^-1·nm^-1；

根據輻射亮度值與DN關系表達式，可以推出如下公式；

利用公式(4)即可求出每一個像元的入射光譜輻射亮度值，從而完成該遙感數據的輻射校正；

5)對遙感數據文件進行幾何校正處理：即基于位置與姿態數據及相應的共線方程，對原始遙感影像進行重采樣處理，消除因飛行平臺及遙感設備運動、地形起伏、大氣折射的原因導致的幾何畸變，把原始遙感影像糾正到所要求的成圖坐標系的過程；具體計算方法如下：

外方位元素分為線元素和角元素兩類，共六個參數；設線元素為(X_S，Y_S，Z_S)，角元素為任意像點p(x，y)對應的地面坐標為P(X，Y，Z)，根據共線方程可得：

其中，f是遙感設備焦距，是由構成的旋轉矩陣，設則式(5)可以變換為：

設m表示成圖坐標系，E表示地心坐標系，g表示局部切面坐標系，b表示IMU坐標系，c表示傳感器坐標系，i表示像空間坐標系，表示成圖坐標系到地心坐標系的旋轉矩陣，表示地心坐標系到局部切面坐標系的旋轉矩陣，表示局部切面坐標系到IMU坐標系的旋轉矩陣，表示IMU坐標系到傳感器坐標系的旋轉矩陣，表示傳感器坐標系到像空間坐標系的旋轉矩陣；

位置與姿態數據輸出的數據是導航解，包括IMU坐標系原點在地心坐標系E系)的坐標(X_IMU，Y_IMU，Z_IMU)以及IMU坐標系原點相對于地理坐標系(g系)的旋轉角(Φ，Θ，Ψ)，即飛機的側滾角(Roll)、俯仰角(Pitch)和偏航角(Yaw)；

那么可得線元素和角元素為：

其中，(x_l，y_l，z_l)為遙感設備投影中心在IMU坐標系中的坐標，(X_IMU，Y_IMU，Z_IMU)為IMU坐標系原點在WGS84空間直角坐標系中的坐標，(X₀，Y₀，Z₀)為物空間坐標系原點在地心坐標系中的坐標，可通過對位置與姿態數據提供的所有經緯度及海拔數據求取平均值轉換為地心坐標系的坐標；

6)對遙感數據文件進行影像拼接，具體方法如下：

a.使用遙感軟件ENVI的函數ENVI_OPEN_FILE、ENVI_FILE_QUERY、ENVI_GET_SLICE獲取遙感影像數據和位置與姿態數據；

b.所述步驟5)已經將原始遙感影像糾正到成圖坐標系中，原始遙感影像上的每一個二維點(x_a，y_a)的灰度值即為經過幾何校正后的對應點(x_n，y_n)的灰度值；校正后的每張原始遙感影像中心點的二維地理坐標即為遙感設備投影中心的GPS二維坐標，根據遙感設備的成像地面分辨率，選定影像投影方式，使用遙感軟件ENVI中的函數ENVI_MAP_INFO_CREATE給每張遙感影像添加地理信息；

再使用函數MOSAIC_DOIT將帶有地理信息的所有遙感影像拼接成一幅完整的影像；

7)提交處理完成的遙感數據成果。