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無人機載植被冠層太陽光誘導(dǎo)葉綠素熒光及可見&近紅外反射光譜測試系統(tǒng)
基本原理
日光誘導(dǎo)葉綠素熒光監(jiān)測系統(tǒng)與旋翼無人機的結(jié)合開辟了精準農(nóng)業(yè)監(jiān)測的新型應(yīng)用。葉綠素熒光包含豐富的光合信息，通過提取能夠表征植被、農(nóng)作物、葉片、樹木冠層等反射光譜信號中的熒光信息，再結(jié)合熒光參數(shù)、葉綠素等生理生化參數(shù)（地面瞬時環(huán)境條件下測定），可判斷不同環(huán)境下（肥料、水分、病脅迫、病蟲害等）作物的葉綠素熒光光譜特征及其熒光指標與其他參數(shù)（對冠層溫度、表面的輻照度、葉綠素含量測量）之間的關(guān)系，因此機載葉綠素熒光監(jiān)測技術(shù)是高效、適時、快速、靈敏、無損探測作物植被等生理狀態(tài)及其與所處環(huán)境關(guān)系的理想監(jiān)測技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于評價植被等的健康狀態(tài)。
系統(tǒng)配置技術(shù)指標：
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型號
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DJ-M600Pro
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飛控系統(tǒng)，高清圖傳，長時續(xù)航，增穩(wěn)云臺，智能飛行電池。
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型號
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可見-近紅外植被反射光譜測量
系統(tǒng)（350-1000nm）
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（標準版本）
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可見近紅外植被反射光譜以及
葉綠素熒光測量系統(tǒng)(350nm-
1000nm&650-800nm)
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（升級版）
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可見& 近紅外植被反射光譜
（350nm-1700nm）以及葉綠素
熒光測量(650nm-800nm)系統(tǒng)測
量系統(tǒng)
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（高配版）
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定制版本
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可見-近紅外反射光譜測量（350-1700nm）
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可見近紅外植被反射
&
葉綠素熒光測試光譜測量
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技術(shù)指標
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可見-近紅外光譜儀
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葉綠素熒光測試光譜儀
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近紅外光譜儀
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光譜范圍
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350-1000nm
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650-800nm
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900-1700nm
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光譜儀狹縫SMA
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50um
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1mm高x25um寬
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1.8 x 0.025mm
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通訊方式
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USB2.0
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USB2.0
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Micro USB
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探測器尺寸
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14um*200um
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24um*24um
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Single 1mm InGaAs
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像素
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2048 Pixels
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1044*64（總共）/
1024*58（有效）
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228Pixels
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光譜采樣間隔
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0.3nm
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0.17nm
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3.5nm
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信噪比SNR
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250:1（滿信號）
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1000:1
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> 5,000:1
in 1s scan
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Fiber input
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SMA905
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SMA905
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SMA905
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A/D轉(zhuǎn)換
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16bit
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18bit
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24bit
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功能描述
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光譜校準
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采用Hg、Ne、Ar等作為標準光源對光譜進行波長校準定標。
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實時太陽光采集校準系統(tǒng)
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A、因探測器探測結(jié)果與太陽直接輻射的強度、方向以及散射輻射的強度及其空間分布相關(guān)，所有采樣余弦校準器結(jié)構(gòu)實時獲取太陽光光照信息，使得探測器精準的按照余弦定律來采集，用于相對光譜強度和**光譜強度測量、發(fā)射光譜測量等。
B、在對地（或者植被目標）一側(cè)同樣有一個余弦校準器結(jié)構(gòu)，可快速的獲取到目標的亮度等信息。
C、系統(tǒng)在出廠時，利用國家計量單位標定的光源系統(tǒng)完成**輻射亮度定標（pw.cm2sr-1nm-1）。
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光纖傳導(dǎo)
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光纖使用特殊結(jié)構(gòu)，同步采集上行和下行的輻射及暗背景信號。
內(nèi)置不同探測器收集同一標定區(qū)域的平均光譜。
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暗背景采集
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采樣電子Shutter，在光纖入光口前設(shè)計電子快門結(jié)構(gòu)，通過控制主板發(fā)送相應(yīng)的指令，Shutter實現(xiàn)不
同采集環(huán)境下的背景信號（上行和下行均設(shè)計有快門結(jié)構(gòu)）。
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成像鏡頭
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采用35mm/50mm定焦鏡頭，通過相應(yīng)的技術(shù)定標處理，使得不同焦距鏡頭下，內(nèi)置各種探測器能夠采
集到特定區(qū)域的平均光譜而無監(jiān)控偏差。
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輻射校準
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**輻射定標。
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輔助相機
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借助輔助攝像功能，可以獲取監(jiān)控目標區(qū)域的RGB等圖像，以便更好的對研究區(qū)域進行定位。
系統(tǒng)搭載在無人機上，通過無人機的圖傳模塊，可以觸發(fā)系統(tǒng)進行采集，所采集的區(qū)域可以通過輔助相
機拍攝視場中標定的指示區(qū)域來確定。
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GPS定位
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獲取被監(jiān)測對象的經(jīng)緯度信息，獲取太陽升降時間的信息，以便觸發(fā)系統(tǒng)運行與關(guān)閉等功能。
同時也可以利用無人機的GPS模塊，軟件可以對其各參數(shù)進行記錄，提高采集數(shù)據(jù)位置信息的精準度。
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多種數(shù)據(jù)格式輸出等
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輸出txt格式的文本數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)置SD存儲卡；
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操作系統(tǒng)
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樹莓派。
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系統(tǒng)封裝
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系統(tǒng)所有涉及到的硬件結(jié)構(gòu)全部封裝在相應(yīng)的運輸箱體內(nèi)部。
無需對光纖、信號線等進行大量的拆卸。適合長時間野外目標監(jiān)測使用。內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局、材料選擇均符
合技術(shù)應(yīng)用需求。
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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
模塊化集成，結(jié)構(gòu)標準化，無需調(diào)試、調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只需按照要求安裝在無人機上即可，通過無線圖傳數(shù)據(jù)線實現(xiàn)系統(tǒng)與無人機、地面監(jiān)控平臺的互通。通過無人機云臺給系統(tǒng)提供獨立的供電。下行光纖與獨立模塊固定便于成像鏡頭的切換，輔助相機集成在獨立模塊上， 以便觀察、監(jiān)控采集區(qū)域。上行余弦校正功能實現(xiàn)模塊化，實時采集太陽光照信號，其透過率高，勻化效果好，適應(yīng)波段范圍廣。GPS 信息可以精準定位采集區(qū)域的位置信息。
技術(shù)優(yōu)勢
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系統(tǒng)集成度高;
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系統(tǒng)操控性好，操作簡單；
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輔助監(jiān)控，精準定位采集區(qū)域；
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一鍵采集；
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反射、熒光光譜顯示及輸出；
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定點巡航；
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**輻射定標；
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實時太陽光余弦校正模塊；
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GPS模塊；
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35mm/50mm成像鏡頭及裸光纖模式切換；
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特殊光纖結(jié)構(gòu)，快速完成上行下行信號的切換，確保上下行實現(xiàn)同步采集；
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可無人機、地面兩用；
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高清圖傳數(shù)傳一體結(jié)構(gòu)確保對系統(tǒng)控制（操控、數(shù)據(jù)回傳等）；
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多種數(shù)據(jù)處理模型；
