[发明专利]一种海洋大气一体化高光谱辐射测量系统及方法

权利要求书

1.一种海洋大气一体化高光谱辐射测量系统，其特征在于，包括：

光学测量单元（1）：包括光接收模块及光处理模块，所述光处理接收模块用于对测量系统的入射光信号进行接收并传输至光处理模块，所述光处理模块用于对接收的入射光信号进行探测，以实现太阳、大气及海洋光学辐射量的一体化测量；

扫描步进控制单元（2）：包括水平扫描步进控制模块以及垂直扫描步进控制模块，用于根据测量系统的测量需求控制光学测量单元的水平转动或垂直转动，以使光接收模接收太阳、大气或海洋对应的入射光信号；

控制箱（3）：用于数据采集、存储和传输，以及位置计算和驱动步进电机；

太阳能电池板（4）：用于为测量系统提供电源；

固定支架（5）：用于将测量系统固定在需要进行高光谱辐射测量的位置；

所述光学测量单元（1）中的光接收模块包括两个进光筒（6）、光阑（7）、光纤支撑架（24）、光纤（8）和CCD相机（9）；所述光处理模块包括衰减片支撑架（10）、光纤耦合器（11）、Y型光纤（12）、高光谱仪（13）以及外壳（14）；

所述的衰减片支撑架（10）、光纤耦合器（11）、Y型光纤（12）、高光谱仪（13）均设置在外壳（14）内部；

两个所述进光筒（6）平行设置，且结构相同，每个所述进光筒（6）的前端设为开口小孔，内部中间均设置有光阑（7），后端底部与外壳（14）表面固定连接；

每个所述光阑（7）均连接一个光纤支撑架（24），并通过光纤支撑架（24）固定光纤（8）的一端，所述光纤（8）的另一端通过衰减片支撑架（10）与光纤耦合器（11）的入射光口连接，所述光纤耦合器（11）的两个出射光口分别通过一根Y型光纤（12）与高光谱仪（13）连接；

所述CCD相机（9）与控制箱（3）通信连接，并固定设置于外壳（14）上，且其位置中心在两个所述进光筒（6）的中线上；

所述光纤耦合器（11）内部设置有电子快门；

所述光纤耦合器（11）和高光谱仪（13）均设置有隔热外壳。

2.根据权利要求1所述的海洋大气一体化高光谱辐射测量系统，其特征在于，所述扫描步进控制单元（2）中的水平扫描步进控制模块包括水平转动轴（15）、第一步进电机（16）、第一谐波减速机（17）和水平密封筒（18）；所述垂直扫描步进控制模块包括垂直转动轴（19）、第二步进电机（20）、第二谐波减速机（21）、垂直密封筒（22）和基座（23）；

所述第一步进电机（16）和第一谐波减速机（17）相互连接并设置于水平密封筒（18）内，所述第二步进电机（20）和第二谐波减速机（21）相互连接并设置于垂直密封筒（22）内；

所述光学测量单元（1）的外壳（14）通过水平转动轴（15）与第一步进电机（16）连接，通过垂直转动轴（19）与第二步进电机（20）连接，所述垂直密封筒（22）固定设置在基座（23）上，所述基座（23）与固定支架（5）连接；

所述第一步进电机（16）和第二步进电机（20）均与控制箱（3）连接。

3.根据权利要求2所述的海洋大气一体化高光谱辐射测量系统，其特征在于，所述控制箱（3）包括主控制器，以及与所述主控制器连接的时钟模块、数据采集模块、数据存储模块、数据传输模块、电机驱动模块、雨量传感器模块和温湿度传感器模块和人机交互模块；

所述电机驱动模块还分别与所述第一步进电机（16）与第二步进电机（20）连接；所述数据采集模块还与所述高光谱仪（13）和CCD相机（9）连接；所述数据传输模块还与远程PC端连接；所述人机交互模块还与用户终端连接。

4.一种基于权利要求1~3任一所述的海洋大气一体化高光谱辐射测量系统的高光谱辐射测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定高光谱辐射测量系统的当前位置信息及时间信息；

S2、根据当前位置信息及时间信息，计算高光谱辐射测量的最优观测几何条件，并通过控制步进电机调整光学测量单元进光筒的位置，进而测量当前高光谱辐射数据；

S3、通过扫描步进控制单元控制光学测量单元位置归零；

S4、当达到预设的高光谱辐射测量时间点时，重复步骤S1~S3，并将每次测量的高光谱辐射数据传输至远程PC端，完成高光谱辐射测量。