[发明专利]一种基于航空无人机的BRDF数据采集和数据同步方法

说明书

本发明涉及BRDF数据采集和数据同步技术领域，且公开了一种基于航空无人机的BRDF数据采集和数据同步方法，包括以下步骤：S1、确定好需测量的目标区域，S2、到达测量区域后，控制无人机起飞，S3、先对测量区域飞一遍正射。然后以测量点为圆心，测量高度H为半径的半球上，沿半径R的半球面，按天顶角θ,2θ,3θ，…,N*θ，规划N圈环绕飞行航线，S4、半球顶点是第一个点，然后是第一圈第一点、第二点……第N点，第一圈最后一个点。本发明通过采用卫星定位接收机PPS秒脉冲作为时间同步，时间精度可达纳秒级，极大的提高了BRDF测量精度。同时采用弟子硬件触发同步和时间同步两周方法配合，具有较好的灵活性，方便用户同步额外的辅助数据。

技术领域

本发明涉及BRDF数据采集和数据同步技术领域，具体为一种基于航空无人机的BRDF数据采集和数据同步方法。

背景技术

自然条件下，地表对太阳辐射的反射是各向异性的，通常用双向反射分布函数来描述，其定义为目标某一出射方向上的辐射亮度与某一入射方向照射在该面元上的辐射照度之比，BRDF是遥感研究和应用的基础参数之一。随着定量化遥感的发展，用于高精度的光谱测量及定标目的的地面BRDF测量越来越重要，高效及高质量的数据采集同步方法与相应的传感器控制系统是BRDF测量系统的一个重要组成部分，是实现BRDF测量的关键技术之一。

当前，BRDF测量一般都通过人工手持传感器或者通过架设地面支架安装传感器进行观测，这两种方法都有其局限性：首先，观测者本身的反射和散射对观测目标的辐射量有一定的影响，从而影响最终测量数据的精度。

当前，有随着无人机的普及，且无人机可靠性和无人机载重量提高的情况下，使得BRDF的无人机测量成为可能。要进一步提高数据精度，需要做好数据间的采集和同步，以保证高可靠的数据精度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于航空无人机的BRDF数据采集和数据同步方法，达到保证BRDF的无人机测量高可靠的数据精度的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于航空无人机的BRDF数据采集和数据同步方法，包括以下步骤：

S1、确定好需测量的目标区域，

S2、到达测量区域后，控制无人机起飞，

S3、先对测量区域飞一遍正射，然后以测量点为圆心，测量高度H为半径的半球上，沿半径R的半球面，按天顶角θ,2θ,3θ，…,N*θ，规划N圈环绕飞行航线，

S4、半球顶点是第一个点，然后是第一圈第一点、第二点……第N点，第一圈最后一个点，然后依次进行后续圈飞行，每个点到达后，ARM采集系统给出硬件触发脉冲，触发高光谱仪采集和相机采集，在每一圈最后一个点结束后，调节云台角度，

S5、测量后，使用每个点的照片和正射影像做空三结算，再使用惯导数据辅助，计算出每个点最终的测量姿态角，

S6、依据测量时的卫星定位的位置和时间信息，可计算出测量时刻的太阳天顶角和方位角，最后计算出准确的测量区域R半球面测量点的BRDF数值，

S7、依靠卫星定位接收机PPS秒脉冲和时间戳信号，实现与卫星定位辅助惯导的时间同步，数据采集系统和高光谱仪之间靠时间同步子块和电子硬件触发同步，

优选的，所述无人机上设置有高光谱仪与高分辨率面阵相机。

优选的，所述测试所有点过程中，飞机机头始终指向目标区域。

优选的，所述除起始顶点只测试1组数据外，第一圈和第二圈圈等距测试点数，间距不小于30°；第三圈到第N圈，除和第一圈第二圈方位角相同的点之间插入采样点，间距不小于10°，且间距为30°/M，M为细分数，使得采样点数尽可能覆盖半球面。