[發明專利]一種無人機載紅外光譜儀光譜輻射在線定標方法與裝置

在審

• 申請號: 202010635091.1
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111766213A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 張衛鋒;楊智雄;張培仲;鄭為建;雷正剛;嚴敏;余春超;鄭傳武;汪凌志;段紹麗;王紅偉;曾怡;王博洋;龐玲玲
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種無人機載紅外光譜儀光譜輻射在線定標方法及裝置，該裝置包括紅外光譜儀、三軸轉臺、輻射定標黑體和輻射定標控制電路；紅外光譜儀通過三軸轉臺安裝到無人機的機身下方；輻射定標黑體固定在無人機的機身下方與三軸轉臺能夠對視的位置，其輻射靶面朝向紅外光譜儀的紅外窗口，通過控制三軸轉臺轉動使紅外光譜儀紅外窗口根據需要對準輻射靶面；定標控制電路與輻射定標黑體電連接；三軸轉臺與上位機連接；定標控制電路用于完成對輻射定標黑體的溫度控制和溫度設置，定標控制電路接收到上位機發送的定標指令及高低溫度點參數后，開始按定標方法的流程完成紅外光譜儀在線輻射定標。本發明很好地實現了機載在線兩點輻射定標。

技術領域

本發明屬于光譜探測領域，具體涉及一種無人機載紅外光譜儀光譜輻射在線定標方法與裝置。

背景技術

紅外光譜儀的在線輻射標定是光譜氣體遙測報警系統性能指標確定的技術基礎。所謂輻射標定是指將光譜成像儀獲取的原始電壓信號轉換為絕對的光譜輻射能量(如輻射亮度、輻射照度、輻射溫度等)，該過程涉及輻射定標方法、穩定標定輻射源以及輻射定標流程和裝置等。

傳統做法一是實驗室進行定標，二是把標定輻射源安裝在紅外光譜儀內部。

直升機載紅外光譜儀由于易受環境溫度變化的影響而產生比較嚴重漂移現象，因此，上述第一種方法不可行。

但由于無人機安裝空間和載荷限制，機載紅外光譜儀內部裝配在線輻射定標所需的相關零部件，會帶來系統體積重量和散熱等工程問題，因此，上述第二種方法也不理想。

發明內容

為了機載紅外光譜儀能夠更好的檢測觀測目標的光譜特征，本發明采用直接在無人機身的相對位置安裝輻射定標黑體，通過控制機載平臺，將機載紅外光譜儀的紅外窗口對準黑體輻射靶面，以滿足紅外成像紅外光譜儀的在線現場輻射定標使用要求。

具體來說，本發明要解決的技術問題是：

克服現有技術的不足，設計出一種無人機載在線輻射定標方法及裝置，本發明的基本構思是用一個黑體輻射靶面實現兩點輻射定標功能，既滿足機載紅外光譜儀小型化和輕量化的設計要求，又實現兩點輻射定標功能，還能夠確保無人機載紅外光譜儀光譜輻射定標的精度。

具體的，一種無人機載紅外光譜儀在線輻射定標方法的技術方案包括：

1)將紅外光譜儀固定在三軸轉臺上，三軸轉臺安裝到無人機的機身下方；

2)將小型化輻射定標黑體作為輻射定標黑體固定在無人機的機身下方的近機尾且與所述三軸轉臺與三軸轉臺能夠對視的位置，所述輻射定標黑體的輻射面朝向所述的紅外光譜儀的紅外窗口，通過控制三軸轉臺轉動使紅外光譜儀紅外窗口根據需要對準相應的輻射靶面完成紅外光譜儀的在線輻射標定。

3)進一步地，所述的輻射定標黑體具有電致冷和電加熱功能。

4)進一步地，所述的輻射定標黑體還可以利用無人機上的散熱水箱表面作為高溫輻射面，同時在散熱水箱的一側安裝常溫金屬板，其表面作低溫輻射面。

本發明的定標方法定標時采用以下步驟：

1)先將輻射定標黑體控制到低溫狀態，即定標控制電路驅動制冷，同時通過反饋溫度，當溫度穩定之后，定標控制電路將輻射定標黑體的狀態信息反饋至紅外光譜儀進行低溫輻射信息采集；

2)采集完低溫定標數據信息之后，定標控制電路驅動加熱，將輻射定標黑體控制到高溫狀態，同樣通過反饋溫度，進行溫度控制，當高溫溫度點溫度穩定之后，定標控制電路將定標裝置的狀態信息反饋至紅外光譜儀進行高溫輻射信息采集；

3)當采集完高溫、低溫兩幅定標圖像信息之后，信息處理單元利用兩點校正算法完成紅外光譜儀在線實時輻射定標。

本發明的小型化紅外在線輻射定標裝置主要包括：