专利名称：水生植被冠层光谱的多角度观测系统的制作方法
水生植被冠层光谱的多角度观测系统技术领域
本发明属于水生植物冠层光谱的观测仪器。
背景技术：
水生植物是指能够长期在水中或水分饱和土壤中正常生长的植物，如芦苇、水稻、 红树林、莼菜、睡莲等。为了掌握水生植物的生长情况，例如水稻的产量等，需要对其进行观 测。
由于湿地常年或者周期性被水体覆盖，遥感器所接收到的辐射包括水面反射光、 悬浮物反射光、水底反射光和天空反射光(参见图3)。因此由于水体背景(水体、悬浮物、底 质)的影响，水生植被分类、反演精度降低，从而降低了观测的精度。
地面目标的多角度观测有可能避免传统遥感面临的“异物同谱，同物异谱”的困 难，从而提高了地面目标识别的精度。因此建立水生植被的二向反射模型，多角度观测数据 是基础，多角度观测系统是前提。此类观测系统的实现有助于水生植被冠层二向反射的观 测和模型的建立，有助于提高湿地水生植被的分类或反演精度。
目前已有针对植被的观测系统，例如，苏黎世大学的多角度观测系统FIG0S，但其 缺点是方位轨道直接水平放置在地面上，不适用于水生植被。针对水生植被的多角度观测 系统还很少见，英国地球观测验证小组(NCAVEO)在尼日尔采用了多角度观测系统来观测稀 树草原，但其缺点是观测角度难以精确地控制。发明内容
本发明要克服现有水生植物观察仪器观察角度受限、精度差、结构复杂的缺点，提 供一种具有精度高、结构简单、成本低的多角度观测系统。
水生植被冠层光谱的多角度观测系统，包括可升降的支撑架，其特征在于所述的 支撑架的水平横梁上设置有输出轴沿垂直方向布置的伺服电机，所述的伺服电机的输出轴 通过方位轴、轨道架连接一刚性的开口向下的半圆形轨道，所述的轨道架与轨道中点铰接； 所述的轨道上分布有径向贯通的观察孔，所述的轨道的外壁上安装有齿条，光纤探头小车 和平衡小车对称分布于所述轨道的中分线两侧以保持所述的轨道平衡，所述的轨道上装有 霍尔定位传感器，光纤探头小车和平衡小车装有与所述的霍尔定位传感器相互感应的感应 片；当所述的光纤探头小车运行到光纤探头与观察孔对准的位置时，获取水生植物的信号； 所述的伺服电机、光纤探头小车和平衡小车、霍尔定位传感器、感应片均信号连接于一中央 控制器。
进一步，所述的支撑架包括两侧支撑座，从支撑座的上部伸入高度调节杆，高度调 节杆的下段安装有高度调节齿条；支撑座上还设有高度调节齿轮，高度调节齿轮与高度调 节齿条啮合；两侧高度调节杆的上端部之间连接横梁，横梁转动配合所述的方位轴。
更进一步，所述的横梁与高度调节杆铰接。
再进一步，所述横梁的中部与方位轴通过推力轴承转动连接，方位轴的上端通过减速器与所述电机的输出轴连动。
进一步，所述的轨道架与轨道之间采用带轴承的铰座。
本发明多角度观测系统具有精度高、结构简单、成本低等优点，解决了芦苇等高冠 层水生植物的观测问题。


图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A—A首I]视图。
图3是现有技术中遥感器所接收到的辐射状态图。
图示中，1-支撑座，2-高度调节齿轮，3-高度调节齿条，4-高度调节杆，5-销轴， 6-横梁，7-推力轴承，8-伺服电机，9-减速器，10-光纤探头小车，11-柔性齿条，12-轨道 架，13-半圆轨道，14-平衡小车，15-方位轴，16-轴，17-轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
参照附图
水生植被冠层光谱的多角度观测系统，包括可升降的支撑架，其特征在于所述的 支撑架的水平横梁6上设置有输出轴沿垂直方向布置的伺服电机8，所述的伺服电机8的 输出轴通过方位轴、轨道架连接一刚性的开口向下的半圆形轨道13，所述的轨道架与轨道 13中点铰接；所述的轨道13上分布有径向贯通的观察孔，所述的轨道的外壁上安装有齿条 11，光纤探头小车10和平衡小车14对称分布于所述轨道13的中分线两侧以保持所述的轨 道13平衡，所述的轨道上13装有霍尔定位传感器，光纤探头小车10和平衡小车14装有与 所述的霍尔定位传感器相互感应的感应片；当所述的光纤探头小车10运行到光纤探头与 观察孔对准的位置时，获取水生植物的信号；所述的伺服电机8、光纤探头小车10和平衡小 车14、霍尔定位传感器、感应片均信号连接于一中央控制器。
所述的支撑架包括两侧支撑座，从支撑座的上部伸入高度调节杆，高度调节杆的 下段安装有高度调节齿条；支撑座上还设有高度调节齿轮，高度调节齿轮与高度调节齿条 啮合；两侧高度调节杆的上端部之间连接横梁，横梁转动配合所述的方位轴。
所述的横梁与高度调节杆铰接。所述横梁的中部与方位轴通过推力轴承转动连 接，方位轴的上端通过减速器与所述电机的输出轴连动。所述的轨道架与轨道之间采用带 轴承的铰座。参见图1、2，两侧支撑座I呈对称状，都安装在水泥桩上，从支撑座I的上部伸 入高度调节杆4，高度调节杆4的下段安装有高度调节齿条3。支撑座I上还设有高度调节 齿轮2，高度调节齿轮2与高度调节齿条3啮合。高度调节齿轮2可以采用步进电机或手动 来驱动，进而带动安装在高度调节杆4上的高度调节齿条3，使左右两根高度调节杆4同步 向上或向下移动。
两侧高度调节杆4的上端部之间连接横梁6，横梁6与高度调节杆4通过销轴5连接。
横梁6的中部与方位轴15通过推力轴承7转动连接，方位轴15的上端通过减速 器9与伺服电机8的输出轴连动，即方位轴15由伺服电机8及减速器9驱动而实现360°精确的分度旋转。减速器9安装于横梁6之上，伺服电机8安装于减速器9之上。
方位轴15的下端与轨道架12固定连接，轨道架12置入半圆轨道13的中部，半圆 轨道13朝下，且轨道架12的两侧各从外部穿入轴16，轴16的内端伸入半圆轨道13，两者 间通过轴承17装配，从而轨道架12便通过轴16及轴承17与半圆轨道13实现了铰接，使 半圆轨道13始终处于平衡位置。半圆轨道13的外壁上安装有柔性齿条11，轨道中分线两 侧各装配有光纤探头小车10、平衡小车14，光纤探头小车10与平衡小车14处于半圆轨道 13的两侧，光纤探头小车10和平衡小车14均由无线遥控控制而能够沿柔性齿条11运动， 使半圆轨道13始终处于平衡位置。此处光纤探头小车10、平衡小车14沿柔性齿条11运动 的结构及控制方式均采用现有技术来实现。光纤探头小车10上安装有光纤探头。
半圆轨道13开有数个观察孔，数个观察孔按角度等分布置，这些观察孔与光纤探 头小车上10的光纤探头相适配，即当光纤探头小车10运动至合适位置时，其上所带的光纤 探头便透过半圆轨道13上相对应的观察孔而取得水生植物的信号。
半圆轨道13还上安装霍尔定位传感器，与此相对应的，光纤探头小车10上安装感 应片，根据预先设定的光纤探头小车10的运动角度，如5°、10°等，光纤探头小车10运动 过相应的角度后，在霍尔定位传感器及感应片的相互作用下，精确地停止并定位于半圆轨 道13的某处。运动体除了光纤之外，无其他电缆，光纤探头小车和平衡小车的运动灵活、自 如，不受限制。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而 并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变形都将落在本 发明的保护范围。
权利要求
1.水生植被冠层光谱的多角度观测系统，包括可升降的支撑架，其特征在于所述的支撑架的水平横梁上设置有输出轴沿垂直方向布置的伺服电机，所述的伺服电机的输出轴通过方位轴、轨道架连接一刚性的开口向下的半圆形轨道，所述的轨道架与轨道中点铰接；所述的轨道上分布有径向贯通的观察孔，所述的轨道的外壁上安装有齿条，光纤探头小车和平衡小车对称分布于所述轨道的中分线两侧以保持所述的轨道平衡，所述的轨道上装有霍尔定位传感器，光纤探头小车和平衡小车装有与所述的霍尔定位传感器相互感应的感应片；当所述的光纤探头小车运行到光纤探头与观察孔对准的位置时，获取水生植物的信号；所述的伺服电机、光纤探头小车和平衡小车、霍尔定位传感器、感应片均连接于一中央控制器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是所述的支撑架包括两侧支撑座，从支撑座的上部伸入高度调节杆，高度调节杆的下段安装有高度调节齿条；支撑座上还设有高度调节齿轮，高度调节齿轮与高度调节齿条啮合；两侧高度调节杆的上端部之间连接横梁，横梁转动配合所述的方位轴。
3.如权利要求2所述的多角度观测系统，其特征是所述的横梁与高度调节杆铰接。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征是所述横梁的中部与方位轴通过推力轴承转动连接，方位轴的上端通过减速器与所述电机的输出轴连动。
5.如权利要求4所述的系统，其特征是所述的轨道架与轨道之间采用带轴承的铰座。
全文摘要
水生植被冠层光谱的多角度观测系统，所述的支撑架的水平横梁上设置有输出轴沿垂直方向布置的伺服电机，所述的伺服电机的输出轴通过方位轴、轨道架连接一刚性的开口向下的半圆形轨道，所述的轨道架与轨道中点铰接；所述的轨道上分布有径向贯通的观察孔，所述的轨道的外壁上安装有齿条，光纤探头小车和平衡小车对称分布于所述轨道的中分线两侧以保持所述的轨道平衡；当所述的光纤探头小车运行到光纤探头与观察孔对准的位置时，获取水生植物的信号；所述的伺服电机、光纤探头小车和平衡小车、霍尔定位传感器、感应片均连接于一中央控制器。
文档编号G01J3/28GK103033264SQ20121053692
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者徐俊锋, 胡谭高, 王洁, 谢斌, 刘丽娟, 吴文渊, 张登荣, 姚荣庆 申请人:杭州师范大学