[发明专利]基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过偏振遥感技术对地表进行探测的装置，特别涉及基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离的测量装置。

背景技术

偏振遥感是近来备受关注的一种新兴的对地观测方法，它通过探测大气或者地物反射形成的偏振光来为遥感目标提供新的、潜在的信息。由于大气粒子的强偏振作用，使偏振遥感能够对大气进行有效的探测。但大气的这种强偏振也导致了在星载偏振传感器探测地表时，传感器所接收到的信号主要是大气的偏振信息，而地物的偏振性质常常淹没在大气的偏振辐射中。虽然大量研究表明地表物体具有比较强的偏振特性，也可以作为遥感信息源，但是大气偏振效应强于地表偏振效应，导致星载传感器无法用于地表目标的偏振探测。

在国外，法国研制的POLDER-3传感器是目前唯一在轨的偏振光遥感传感器，它在设计时曾试图对地表目标进行多角度偏振观测，但在使用过程中发现大气的偏振作用过于强烈，常将地物的偏振反射信息淹没，最终以失败告终。

目前国内外都没有一个较好的解决方案，偏振遥感的地-气信息分离测量装置成为偏振遥感对地表进行观测和应用的一个瓶颈。因此，研究如何对地表信息进行测量已成为对地表进行偏振光遥感的首要问题，而在这方面目前国内外的研究还几乎处于空白状态。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一套完备的能够消除或减少大气偏振对地表偏振影响的基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离测量装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于大气中性点的偏振遥感地-气信息分离测量装置，包括偏振传感器装置、偏振传感器机械平台、控制单元、计算机；其中，所述偏振传感器装置固定在偏振传感器机械平台上；所述偏振传感器装置与控制单元相连接，进行数据的采集与控制；所述控制单元通过USB接口连接计算机，进行数据及控制信号通信。

进一步地，所述偏振传感器机械平台包括：偏振传感器放置面板、角度调平仪、伸缩连接杆、360°可旋转转盘、标定刻度盘、伸缩螺旋杆和飞机接口面板；所述角度调平仪紧密贴合在偏振传感器放置面板上，所述偏振传感器放置面板与所述伸缩连接杆下端相连，实现偏振传感器放置面板与水平方向的夹角变化；所述伸缩连接杆上端与360°可旋转转盘连接，而360°可旋转转盘通过中心转轴与标定刻度盘连接，实现在水平面方向角度的变化；所述360°可旋转转盘上端与伸缩螺旋杆相连接，实现整个测量装置的垂直方向上的距离变化；所述伸缩螺旋杆与飞机接口面板连接。

进一步地，所述伸缩螺旋杆包括固连杆、齿轮、螺旋转杆和接口连接口，通过齿轮的咬合转动引起齿轮在螺旋转杆垂直方向的改变，从而改变固连杆的高低位置，实现偏振传感器装置在垂直方向上的高低变化。

进一步地，所述偏振传感器机械平台通过飞机接口面板固定在航拍飞机上，实现整个地-气信息分离测量装置可以简易的在飞机上放置。

进一步地，所述偏振传感器装置包括：三个偏振传感单元，成品字形排列，由所述角度调平仪进行水平调整，保证三个偏振传感单元在同一水平面。

进一步地，所述偏振传感单元包括：滤光片、光学镜头、纳米液晶调制器、偏振检偏器、滤光膜和CCD图像传感器，所述滤光片、光学镜头、纳米液晶调制器和偏振检偏器依次排列在一条轴线上，滤光片放置角度分别为0°、60°和120°；所述滤光膜和CCD图像传感器分为两组，一组放在所述偏振检偏器后方并与之在同一轴线，另一组放置在所述偏振检偏器上方与之上表面平行；其中CCD图像传感器，用于感应光线，并将光信号转变成电信号，经采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号，其上添加的滤光膜，以获得不同波段的偏振影像。

进一步地，所述纳米液晶调制器由两纳米光学偏振器和液晶构成，且液晶在两纳米光学偏振器中间。

进一步地，所述控制单元包括：一工程控制机（以下简称工控机），与每个偏振传感单元有两根线相连，一根为信号控制线（通过PCI插槽和工控机相连）负责从工控机获取快门控制信号；另一根为数据传输线（USB连接），负责图像数据的传输；一PCI板卡，提供8路带3750vdc隔离保护的光隔离数字量输入，用于在噪声下接受数字量输入；以及提供8路续电器输出，用于开/关控制设备或小型电力开关。

进一步地，所述计算机包括计算机控制系统、数据存储系统和视频/图像显示系统。