[发明专利]一种自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及地物光谱观测领域，特别是涉及一种自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统及控制方法。

背景技术

为了研究自然条件下植被分布、冠层及生态系统的群体结构、生长量等生理生态指标，一般采用光谱仪进行观测。目前常规的观测方法是：使用一个有着圆形可旋转底座的仪器，并伸出一个手臂式的金属支架，然后金属末端连接着光谱仪传感器探头，能从一定的观测平面内从各个角度对实验对象进行观测。但此种观测装置，需要的人力多、观测的角度少，并且观测角度不精准，而且观测的高度有限，观测区域和通量贡献区域存在着不一致性。

因此，如何能创设一种观测角度精准、观测高度不受限的自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种观测角度精准、观测高度不受限的自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统，包括塔上设备及工业小电脑，所述塔上设备包括双通道光谱仪、旋转云台、云台控制器；所述工业小电脑用于接收、存贮数据以及发布控制指令调节系统的运行；所述 双通道光谱仪的光纤上连接有指向天空的辐射传感器及指向观测地物的冠层传感器；所述冠层传感器安装在旋转云台上，所述旋转云台通过云台控制器与工业小电脑连接，所述云台控制器用于调节旋转云台的旋转方向、角度间隔以及时间间隔，并调节、定位所述双通道光谱仪的冠层传感器的瞬时位置。

进一步地，所述双通道光谱仪,其内部包括两个并行的微型控制器、两个分光仪及一个串行接口，所述每个微型控制器的一头连接一个分光仪，另外一头连接所述串行接口；所述辐射传感器及冠层传感器分别通过光纤与一个分光仪连接。

进一步地，所述云台控制器包括数据记录器；所述数据记录器控制旋转云台的发动机及双通道光谱仪的启闭，所述发动机轴上连接有电位计，所述电位计与数据记录器连接。

进一步地，所述塔上设备还包括安装在旋转云台上的摄像仪，所述摄像仪用于与冠层传感器同步运行拍摄对应地物照片,且所述摄像仪与工业小电脑连接。

进一步地，所述工业小电脑位于地面，所述工业小电脑与双通道光谱仪、云台控制器分别通过R232/R422转换器连接。

进一步地，还包括连接在工业小电脑上的3G无线路由器。

本发明还公开了自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统的控制方法，在系统重启后，工业小电脑发出第一条命令初始化双通道光谱仪，使双通道光谱仪处于准备运行状态，工业小电脑发出第二条命令追踪冠层传感器的位置；轮流执行命令,返回测量结果到工业小电脑。

进一步地，所述测量结果包括：双通道光谱仪扫描的光谱信息、实际的冠层传感器位置以及系统时间，测量结果被存贮在一个数据向量中,每当冠层传感器完成重新定位后,冠层传感器的位置信息都会被云台控制器发出，每隔一定时间,所有的测量结果都会被写入工业小电脑硬盘,所有时间均设置为格林尼治时间。

进一步地，所述工业小电脑每天从午夜开始计算前一天数据的总量,并重启整个系统进行更新。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明通过加入旋转云台，可以对角度实施精准的控制，并且可以有更多的观测角度，对下垫面形成立体观测。

2、本发明通过加入摄像仪，可以监测植被的物候变化，更加容易解释植被的变化特征。

3、本发明通过R232/R422转换器，可以观测任意高度的植被冠层光谱，而不必担心数据传输过程中的缺失。

4、本发明通过加入3G无线路由器，可以在野外任何通量塔进行安装，并且可以对数据质量进行检测，并且下载观测数据，可以防止因为意外故障，造成的先前观测数据的丢失。

5、本发明的自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统，是一个集成的自动化系统，各部分相互配合，可以实现连续时间的自动旋转光谱观测、自动数据采集，可与涡度相关通量观测系统30min观测频率同步，并可以追踪不同的卫星。这个系统的研发，为生态系统关键过程研究和尺度扩展研究提供了重要的手段。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明一种自动多角度光谱仪原位连续观测平台系统整体结构示意图；