[發明專利]一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011373514.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112649375A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 陳志威;周渝東;萬正
• 申請（專利權）人: 陳志威
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：包括無人機、檢測機箱，所述機箱包括大氣環境光譜檢測模塊、多光譜檢測模塊、視覺檢測模塊、GPS定位模塊以及實時圖傳模塊，基于多光譜信息融合實現空天地一體化環境污染監測，對大氣環境進行實時檢測、溯源；

所述大氣環境光譜檢測模塊包括有：

車載電源(9)：用于為大氣環境光譜檢測模塊供電；

小型脈沖激光器(10)：用于誘導大氣污染顆粒等離子體；

小型光譜信息處理終端(11)：用于處理光譜數據；

微型單通道光譜儀(12)：用于等離子體光信號分光及光電轉換；

微型單通道光譜儀(13)：用于等離子體光信號分光及光電轉換；

所述多光譜檢測模塊包括有：

六通道多光譜相機(3)：地面表型成像研究；

電動旋轉云臺(5)：用于控制六通道多光譜相機(3)拍攝角度；

底座(6)：用于固定六通道多光譜相機(3)及電動旋轉云臺(5)；

所述視覺檢測模塊包括有：

可見光相機(7)：用于實時監測空天地環境；

熱成像相機(8)：用于監測空天地一體化環境溫度情況；

小型云臺(17)：用于控制可見光相機(7)拍攝角度；

小型云臺(18)：用于控制熱成像相機(8)拍攝角度。

2.根據權利要求1所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：還包括GPS/無線圖傳天線(1)、無人機主機(2)、固定支架(4)、光纖探測器(14)、直角棱鏡(15)、聚焦透鏡(16)。

3.根據權利要求1所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：所述無人機腳架處通過固定支架(4)將機箱固定于無人機下方。

4.根據權利要求1所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：所述機箱內的大氣環境光譜檢測模塊，車載電源(9)為小型脈沖激光器(10)、小型光譜信息處理終端(11)、微型單通道光譜儀(12)、微型單通道光譜儀(13)提供電力續航；小型光譜信息處理終端(11)通過USB連接微型單通道光譜儀(12)、微型單通道光譜儀(13)；光纖探測器(14)前端帶有小型聚焦透鏡用于匯聚光信號。

5.根據權利要求1所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：所述小型脈沖激光器(10)發射脈沖激光，經由聚焦透鏡(16)輻射至檢測點，等離子體光信號通過聚焦透鏡(16)聚焦至直角棱鏡(15)，通過直角棱鏡(15)反射光信號至光纖探測器(14)，經由光纖探測器(14)將光信號傳輸至微型單通道光譜儀(12)、微型單通道光譜儀(13)進行分光、光電轉換，光電轉換后將光譜信息通過USB傳輸至小型光譜信息處理終端(11)。

6.根據權利要求1所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：所述微型單通道光譜儀(12)檢測波長范圍：200-650nm；所述微型單通道光譜儀(13)檢測波長范圍：500-1050nm。

7.根據權利要求1所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：所述視覺檢測模塊位于機箱底部，小型云臺(17)、小型云臺(18)安裝于機箱底部左右兩側。

8.根據權利要求1-7任一項所述的一種多光譜信息融合的空天地環境監測裝置及方法，其特征在于：所述方法如下：

步驟一：無人機放置于起飛點，檢測校正各監測模塊后起飛；

步驟二：根據規劃路線開始定點巡航；

步驟三：無人機在規劃路線內實時開啟大氣環境光譜檢測模塊對大氣中顆粒物進行檢測，并通過無標分析法計算顆粒物含量，同時開啟多光譜檢測模塊采集地面表型信息；

步驟四：通過大氣中顆粒物相對含量與多光譜相機采集的地面表型信息結合建立大氣污染傳播圖，根據污染相對含量多少以及地面表型信息結合對污染物溯源；

步驟五：自動返航至起飛點回收。