專利名稱：移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)及使用其的觀測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地學(xué)地面遙感領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于遙感地面觀測(cè)的移動(dòng)多角
度觀測(cè)平臺(tái)及使用其的觀測(cè)方法。
背景技術(shù)：
地面多角度遙感是遙感發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)之一。為了更好地研究輻射方向性的定量模 型，從可見光到熱紅外遙感都迫切需要能夠反映客觀實(shí)際的多角度觀測(cè)數(shù)據(jù)。除了遙感專 用的輻射測(cè)量?jī)x器(探頭)，還需要有多角度觀測(cè)裝置。 目前，有代表性的多角度測(cè)量裝置主要有瑞士蘇黎世大學(xué)遙感實(shí)驗(yàn)室的 FIGOS(Sandmeier， 1999， IEEE)。該裝置采取方位圓形軌道和天頂弧架構(gòu)，能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn) 行自動(dòng)觀測(cè)。但是該儀器容易受天頂弧的陰影影響，測(cè)量高度唯一。美國JPL的PARABOLA 便攜式地表及大氣各向異性測(cè)量裝置(Deering， 1986， Remote Sensing ofEnviro騰nt ; Abdou， 2000， Journal of Geophysical Research)，該設(shè)備在各個(gè)角度所測(cè)量的目標(biāo)位置是 變化的，因此目標(biāo)熱點(diǎn)地物必須保證均勻。1992年美國Nebraska大學(xué)發(fā)明了適合野外的大 型機(jī)械手Hercules和Goliath,進(jìn)行地表發(fā)射輻射和熱輻射的全方位多角度自動(dòng)測(cè)定，但 是該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資昂貴。 因此，目前本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要發(fā)展出能快速、準(zhǔn)確的多角度測(cè)定平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)設(shè)備及使用其的觀測(cè)方法?？朔F(xiàn) 有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不容易移動(dòng)、或者傳感器距離測(cè)量熱點(diǎn)的測(cè)量距離不能調(diào)整等缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用一種移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，所述平臺(tái) 包括用于移動(dòng)和支撐的三輪底盤；高度可調(diào)且用于支撐的傾斜主梁；長(zhǎng)度可調(diào)的水平平 面旋轉(zhuǎn)大臂；長(zhǎng)度可調(diào)的豎直平面旋轉(zhuǎn)測(cè)量臂；伸出長(zhǎng)度可調(diào)的參考板拖架；所述三輪底 盤的底部設(shè)有一個(gè)小前輪和兩個(gè)大輪，所述傾斜主梁固定在該三輪底盤的上方，傾斜主梁 通過上端的滾動(dòng)軸承與旋轉(zhuǎn)大臂實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)大臂的下端采用軸承與測(cè)量臂一 端實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述測(cè)量臂的一端有探頭安裝平臺(tái)，固定有觀測(cè)探頭，所述參考板拖架用 于固定參考板，與傾斜主梁通過旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。 優(yōu)選地，所述三輪底盤的上方固定有配重箱，用于平衡移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)的重 力。 優(yōu)選地，所述三輪底板的三個(gè)輪子旁邊均固定有輔助支撐桿，用于在地面不平的 時(shí)撐起整個(gè)三輪底盤，為觀測(cè)平臺(tái)提供一個(gè)水平基準(zhǔn)面。 優(yōu)選地，所述傾斜主梁采用雙層套管，可以伸縮，用于改變測(cè)量高度。
優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)大臂采用雙層套管，可以伸縮，用于改變水平面的掃描半徑。
優(yōu)選地，所述測(cè)量臂采用雙層套管，可以伸縮，用于改變垂直面的掃描半徑。
優(yōu)選地，所述傾斜主梁與旋轉(zhuǎn)大臂、以及旋轉(zhuǎn)大臂與測(cè)量臂之間的軸承連接部分
3采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)跟控制電腦通過串口相連，測(cè)量時(shí)的天頂角和方位角 可以由控制電腦精確控制，并且參考板拖架也有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，方便自動(dòng)完成對(duì)參考板的測(cè)量。
優(yōu)選地，所述測(cè)量臂的探頭安裝平臺(tái)上裝有角度傳感器，可以精確獲得天頂角和 方位角。 本發(fā)明提供的測(cè)量方法包括S1、借助整個(gè)觀測(cè)平臺(tái)的三輪底盤將觀測(cè)平臺(tái)移動(dòng) 到待測(cè)的熱點(diǎn)區(qū)域；S2、將輪子旁邊的輔助支撐桿放下，調(diào)整支撐桿使測(cè)量平面水平；S3、 根據(jù)測(cè)量高度，調(diào)整傾斜主梁到合適的長(zhǎng)度；S4、根據(jù)水平平面的測(cè)量半徑要求，調(diào)整旋轉(zhuǎn) 大臂的長(zhǎng)度；S5、根據(jù)豎直平面的測(cè)量半徑要求，調(diào)整測(cè)量臂的長(zhǎng)度；S6、調(diào)整參考板拖架 的長(zhǎng)度，使參考板的中心對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)大臂的旋轉(zhuǎn)中心；S7、由控制主機(jī)驅(qū)動(dòng)3個(gè)電機(jī)，完成任 意太陽高度角和方位角的自動(dòng)測(cè)量。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于，本發(fā)明的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)能夠移動(dòng)，全方位 多角度對(duì)同一觀測(cè)熱點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并且傳感器到觀測(cè)熱點(diǎn)的距離可調(diào)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種多角度》
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種多角度》
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的一種多角度》
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一種多角度)
J平臺(tái)的側(cè)面示意圖 J平臺(tái)的俯視示意圖 J平臺(tái)的調(diào)整原理圖 卯平臺(tái)所用于調(diào)整長(zhǎng)度的雙層套筒結(jié)構(gòu)原 圖中1、傾斜主梁；2、旋轉(zhuǎn)大臂；3、測(cè)量臂；4、軸套；5、電機(jī)；6、控制主機(jī)；7、配重 箱；8、輪子；9、支撐桿；10、三輪底盤；11、參考板拖架；12、參考板；13、探頭安裝平臺(tái)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 參考圖1和圖2所示的本發(fā)明的一種多角度觀測(cè)平臺(tái)，包括 三輪底盤10，包括三個(gè)輪子8即兩個(gè)后輪和一個(gè)前輪，由T行車架連接，上方設(shè)有 一個(gè)配重箱7，用于平衡整個(gè)平臺(tái)的重力。每個(gè)輪子8旁邊都有一個(gè)支撐桿9，可以精確調(diào) 整測(cè)量底盤的水平面，用于在地面不平的時(shí)撐起整個(gè)三輪底盤，為觀測(cè)平臺(tái)提供一個(gè)水平 基準(zhǔn)面。控制主機(jī)也焊接在三輪底盤10上； 傾斜主梁l，焊接在兩個(gè)后輪中間的車架上，傾斜主梁1的傾斜部分采用內(nèi)外兩層 的套筒結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整長(zhǎng)度。傾斜主梁1的上端是一個(gè)軸套，通過軸承連接旋轉(zhuǎn)大臂2，傾斜 主梁1的豎直部分還焊接了一個(gè)拖架軸套，用于固定參考板拖架11 ; 旋轉(zhuǎn)大臂2，圍繞著傾斜主梁1的軸套中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)大臂2的傾斜部分采用 內(nèi)外兩層的套筒結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整長(zhǎng)度。旋轉(zhuǎn)大臂2的下端是一個(gè)軸套，通過軸承連接測(cè)量臂 3 ; 測(cè)量臂3，圍繞著旋轉(zhuǎn)大臂2的軸套中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，測(cè)量臂3的傾斜部分采用內(nèi)外 兩層的套筒結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整長(zhǎng)度。測(cè)量臂3的另外一端是固定測(cè)量探頭的探頭安裝平臺(tái)13， 在該探頭安裝平臺(tái)(13)上裝有角度傳感器，可以精確獲得天頂角和方位角；
參考板拖架11， 一端固定參考板12，另外一端軸連接傾斜主梁1上的拖架軸套，當(dāng) 需要對(duì)參考板12進(jìn)行測(cè)量時(shí)，參考板拖架11運(yùn)動(dòng)到測(cè)量熱點(diǎn)，測(cè)量完畢后，參考板拖架11 轉(zhuǎn)到測(cè)量區(qū)域外測(cè)。 傾斜主梁1與旋轉(zhuǎn)大臂2、以及旋轉(zhuǎn)大臂2與測(cè)量臂3之間的軸承連接部分采用電 機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)跟控制電腦通過串口相連，測(cè)量時(shí)的天頂角和方位角可以由 控制電腦精確控制，并且參考板拖架11也有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，方便自動(dòng)完成對(duì)參考板12的測(cè)量。
參考圖3所示，平臺(tái)調(diào)節(jié)的目的是使得觀測(cè)探頭以恒定的半徑對(duì)觀測(cè)熱點(diǎn)0進(jìn)行 各個(gè)方位多角度的觀測(cè)，即探頭的軌跡總是在以觀測(cè)熱點(diǎn)0為球心的半球面上，且探頭方 向一直指向觀測(cè)熱點(diǎn)。測(cè)量臂的長(zhǎng)度直接決定了該測(cè)量半徑，具體地，要求測(cè)量臂的旋轉(zhuǎn)中
心距離測(cè)量熱點(diǎn)的豎直距離為o，觀測(cè)探頭中心與旋轉(zhuǎn)大臂的旋轉(zhuǎn)中心重合。調(diào)整測(cè)量臂的
長(zhǎng)度的同時(shí)，需要相應(yīng)地調(diào)整旋轉(zhuǎn)大臂和傾斜主梁的長(zhǎng)度。
下面對(duì)本發(fā)明的測(cè)量過程進(jìn)行說明。 Sl、借助整個(gè)觀測(cè)平臺(tái)的三輪底盤10將觀測(cè)平臺(tái)移動(dòng)到待測(cè)的熱點(diǎn)區(qū)域； S2、將輪子8旁邊的輔助支撐桿9放下，調(diào)整支撐桿9使測(cè)量平面水平； S3、根據(jù)測(cè)量高度，調(diào)整傾斜主梁1到合適的長(zhǎng)度； S4、根據(jù)水平平面的測(cè)量半徑要求，調(diào)整旋轉(zhuǎn)大臂2的長(zhǎng)度； S5、根據(jù)豎直平面的測(cè)量半徑要求，調(diào)整測(cè)量臂3的長(zhǎng)度； S6、調(diào)整參考板拖架11的長(zhǎng)度，使參考板12的中心對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)大臂2的旋轉(zhuǎn)中心；
S7、由控制主機(jī)驅(qū)動(dòng)3個(gè)電機(jī)，完成任意太陽高度角和方位角的自動(dòng)測(cè)量。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述平臺(tái)包括用于移動(dòng)和支撐的三輪底盤(10)；高度可調(diào)且用于支撐的傾斜主梁(1)；長(zhǎng)度可調(diào)的水平平面旋轉(zhuǎn)大臂(2)；長(zhǎng)度可調(diào)的豎直平面旋轉(zhuǎn)測(cè)量臂(3)；伸出長(zhǎng)度可調(diào)的參考板拖架(11)；所述三輪底盤(10)的底部設(shè)有若干輪子(8)，所述傾斜主梁(1)固定在該三輪底盤(10)的上方，傾斜主梁(1)通過上端的滾動(dòng)軸承與旋轉(zhuǎn)大臂(2)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述旋轉(zhuǎn)大臂(2)的下端采用軸承與測(cè)量臂(3)一端實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述測(cè)量臂(3)的一端有探頭安裝平臺(tái)(13)，固定有觀測(cè)探頭，所述參考板拖架(11)用于固定參考板(12)，與傾斜主梁(1)通過旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
2. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述三輪底盤(10)的上方 固定有配重箱(7)，用于平衡移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)的重力。
3. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述三輪底板(10)的每個(gè) 輪子(8)旁邊均固定有輔助支撐桿(9)，用于在地面不平的時(shí)撐起整個(gè)三輪底盤，為觀測(cè)平 臺(tái)提供一個(gè)水平基準(zhǔn)面。
4. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述傾斜主梁(1)采用雙層 套管，可以伸縮，用于改變測(cè)量高度。
5. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)大臂(2)采用雙層 套管，可以伸縮，用于改變水平面的掃描半徑。
6. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述測(cè)量臂(3)采用雙層套 管，可以伸縮，用于改變垂直面的掃描半徑。
7. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述傾斜主梁(1)與旋轉(zhuǎn)大 臂(2)、以及旋轉(zhuǎn)大臂(2)與測(cè)量臂(3)之間的軸承連接部分采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)跟控制電腦通過串口相連，測(cè)量時(shí)的天頂角和方位角可以由控制電腦精確控制，并 且參考板拖架(11)也有電機(jī)驅(qū)動(dòng)，方便自動(dòng)完成對(duì)參考板(12)的測(cè)量。
8. 如權(quán)利要求l所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，其特征在于，所述測(cè)量臂(3)的探頭安裝 平臺(tái)(13)上裝有角度傳感器，可以精確獲得天頂角和方位角。
9. 一種使用權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)的觀測(cè)方法，其特征 在于，包括S1、 借助整個(gè)觀測(cè)平臺(tái)的三輪底盤(10)將觀測(cè)平臺(tái)移動(dòng)到待測(cè)的熱點(diǎn)區(qū)域；S2、 將輪子(8)旁邊的輔助支撐桿(9)放下，調(diào)整支撐桿(9)使測(cè)量平面水平；S3、 根據(jù)測(cè)量高度，調(diào)整傾斜主梁(1)到合適的長(zhǎng)度；S4、 根據(jù)水平平面的測(cè)量半徑要求，調(diào)整旋轉(zhuǎn)大臂(2)的長(zhǎng)度；S5、 根據(jù)豎直平面的測(cè)量半徑要求，調(diào)整測(cè)量臂(3)的長(zhǎng)度；S6、 調(diào)整參考板拖架(11)的長(zhǎng)度，使參考板(12)的中心對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)大臂(2)的旋轉(zhuǎn)中心；S7、 由控制主機(jī)驅(qū)動(dòng)3個(gè)電機(jī)，完成任意太陽高度角和方位角的自動(dòng)測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)，包括用于移動(dòng)和支撐的三輪底盤；高度可調(diào)且用于支撐的傾斜主梁；長(zhǎng)度可調(diào)的水平平面旋轉(zhuǎn)大臂；長(zhǎng)度可調(diào)的豎直平面旋轉(zhuǎn)測(cè)量臂；伸出長(zhǎng)度可調(diào)的參考板拖架；三輪底盤的底部設(shè)有輪子，傾斜主梁固定在該三輪底盤的上方，傾斜主梁通過上端的滾動(dòng)軸承與旋轉(zhuǎn)大臂實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，旋轉(zhuǎn)大臂的下端采用軸承與測(cè)量臂一端實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，測(cè)量臂的一端有探頭安裝平臺(tái)，固定有觀測(cè)探頭，參考板拖架用于固定參考板，與傾斜主梁通過旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本發(fā)明還提供一種使用上述移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)的觀測(cè)方法。本發(fā)明的移動(dòng)多角度觀測(cè)平臺(tái)能夠移動(dòng)，全方位多角度對(duì)同一觀測(cè)熱點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并且傳感器到觀測(cè)熱點(diǎn)的距離可調(diào)。
文檔編號(hào)G01S7/48GK101726733SQ200910243719
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者喬曉軍, 周平, 姜?jiǎng)P, 孫剛, 申長(zhǎng)軍, 趙春江, 邢振, 鄭文剛, 郭瑞, 閆華, 黃文江 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心