專利名稱：水生植被冠層光譜的多角度觀測系統(tǒng)的制作方法
水生植被冠層光譜的多角度觀測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水生植物冠層光譜的觀測儀器。
背景技術(shù)：
水生植物是指能夠長期在水中或水分飽和土壤中正常生長的植物，如蘆葦、水稻、 紅樹林、莼菜、睡蓮等。為了掌握水生植物的生長情況，例如水稻的產(chǎn)量等，需要對其進行觀 測。
由于濕地常年或者周期性被水體覆蓋，遙感器所接收到的輻射包括水面反射光、 懸浮物反射光、水底反射光和天空反射光(參見圖3)。因此由于水體背景(水體、懸浮物、底 質(zhì))的影響，水生植被分類、反演精度降低，從而降低了觀測的精度。
地面目標的多角度觀測有可能避免傳統(tǒng)遙感面臨的“異物同譜，同物異譜”的困 難，從而提高了地面目標識別的精度。因此建立水生植被的二向反射模型，多角度觀測數(shù)據(jù) 是基礎(chǔ)，多角度觀測系統(tǒng)是前提。此類觀測系統(tǒng)的實現(xiàn)有助于水生植被冠層二向反射的觀 測和模型的建立，有助于提高濕地水生植被的分類或反演精度。
目前已有針對植被的觀測系統(tǒng)，例如，蘇黎世大學(xué)的多角度觀測系統(tǒng)FIG0S，但其 缺點是方位軌道直接水平放置在地面上，不適用于水生植被。針對水生植被的多角度觀測 系統(tǒng)還很少見，英國地球觀測驗證小組(NCAVEO)在尼日爾采用了多角度觀測系統(tǒng)來觀測稀 樹草原，但其缺點是觀測角度難以精確地控制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要克服現(xiàn)有水生植物觀察儀器觀察角度受限、精度差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，提 供一種具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的多角度觀測系統(tǒng)。
水生植被冠層光譜的多角度觀測系統(tǒng)，包括可升降的支撐架，其特征在于所述的 支撐架的水平橫梁上設(shè)置有輸出軸沿垂直方向布置的伺服電機，所述的伺服電機的輸出軸 通過方位軸、軌道架連接一剛性的開口向下的半圓形軌道，所述的軌道架與軌道中點鉸接； 所述的軌道上分布有徑向貫通的觀察孔，所述的軌道的外壁上安裝有齒條，光纖探頭小車 和平衡小車對稱分布于所述軌道的中分線兩側(cè)以保持所述的軌道平衡，所述的軌道上裝有 霍爾定位傳感器，光纖探頭小車和平衡小車裝有與所述的霍爾定位傳感器相互感應(yīng)的感應(yīng) 片；當所述的光纖探頭小車運行到光纖探頭與觀察孔對準的位置時，獲取水生植物的信號； 所述的伺服電機、光纖探頭小車和平衡小車、霍爾定位傳感器、感應(yīng)片均信號連接于一中央 控制器。
進一步，所述的支撐架包括兩側(cè)支撐座，從支撐座的上部伸入高度調(diào)節(jié)桿，高度調(diào) 節(jié)桿的下段安裝有高度調(diào)節(jié)齒條；支撐座上還設(shè)有高度調(diào)節(jié)齒輪，高度調(diào)節(jié)齒輪與高度調(diào) 節(jié)齒條嚙合；兩側(cè)高度調(diào)節(jié)桿的上端部之間連接橫梁，橫梁轉(zhuǎn)動配合所述的方位軸。
更進一步，所述的橫梁與高度調(diào)節(jié)桿鉸接。
再進一步，所述橫梁的中部與方位軸通過推力軸承轉(zhuǎn)動連接，方位軸的上端通過減速器與所述電機的輸出軸連動。
進一步，所述的軌道架與軌道之間采用帶軸承的鉸座。
本發(fā)明多角度觀測系統(tǒng)具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，解決了蘆葦?shù)雀吖?層水生植物的觀測問題。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A—A首I]視圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中遙感器所接收到的輻射狀態(tài)圖。
圖示中，1-支撐座，2-高度調(diào)節(jié)齒輪，3-高度調(diào)節(jié)齒條，4-高度調(diào)節(jié)桿，5-銷軸， 6-橫梁，7-推力軸承，8-伺服電機，9-減速器，10-光纖探頭小車，11-柔性齒條，12-軌道 架，13-半圓軌道，14-平衡小車，15-方位軸，16-軸，17-軸承。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作詳細說明。
參照附圖
水生植被冠層光譜的多角度觀測系統(tǒng)，包括可升降的支撐架，其特征在于所述的 支撐架的水平橫梁6上設(shè)置有輸出軸沿垂直方向布置的伺服電機8，所述的伺服電機8的 輸出軸通過方位軸、軌道架連接一剛性的開口向下的半圓形軌道13，所述的軌道架與軌道 13中點鉸接；所述的軌道13上分布有徑向貫通的觀察孔，所述的軌道的外壁上安裝有齒條 11，光纖探頭小車10和平衡小車14對稱分布于所述軌道13的中分線兩側(cè)以保持所述的軌 道13平衡，所述的軌道上13裝有霍爾定位傳感器，光纖探頭小車10和平衡小車14裝有與 所述的霍爾定位傳感器相互感應(yīng)的感應(yīng)片；當所述的光纖探頭小車10運行到光纖探頭與 觀察孔對準的位置時，獲取水生植物的信號；所述的伺服電機8、光纖探頭小車10和平衡小 車14、霍爾定位傳感器、感應(yīng)片均信號連接于一中央控制器。
所述的支撐架包括兩側(cè)支撐座，從支撐座的上部伸入高度調(diào)節(jié)桿，高度調(diào)節(jié)桿的 下段安裝有高度調(diào)節(jié)齒條；支撐座上還設(shè)有高度調(diào)節(jié)齒輪，高度調(diào)節(jié)齒輪與高度調(diào)節(jié)齒條 嚙合；兩側(cè)高度調(diào)節(jié)桿的上端部之間連接橫梁，橫梁轉(zhuǎn)動配合所述的方位軸。
所述的橫梁與高度調(diào)節(jié)桿鉸接。所述橫梁的中部與方位軸通過推力軸承轉(zhuǎn)動連 接，方位軸的上端通過減速器與所述電機的輸出軸連動。所述的軌道架與軌道之間采用帶 軸承的鉸座。參見圖1、2，兩側(cè)支撐座I呈對稱狀，都安裝在水泥樁上，從支撐座I的上部伸 入高度調(diào)節(jié)桿4，高度調(diào)節(jié)桿4的下段安裝有高度調(diào)節(jié)齒條3。支撐座I上還設(shè)有高度調(diào)節(jié) 齒輪2，高度調(diào)節(jié)齒輪2與高度調(diào)節(jié)齒條3嚙合。高度調(diào)節(jié)齒輪2可以采用步進電機或手動 來驅(qū)動，進而帶動安裝在高度調(diào)節(jié)桿4上的高度調(diào)節(jié)齒條3，使左右兩根高度調(diào)節(jié)桿4同步 向上或向下移動。
兩側(cè)高度調(diào)節(jié)桿4的上端部之間連接橫梁6，橫梁6與高度調(diào)節(jié)桿4通過銷軸5連接。
橫梁6的中部與方位軸15通過推力軸承7轉(zhuǎn)動連接，方位軸15的上端通過減速 器9與伺服電機8的輸出軸連動，即方位軸15由伺服電機8及減速器9驅(qū)動而實現(xiàn)360°精確的分度旋轉(zhuǎn)。減速器9安裝于橫梁6之上，伺服電機8安裝于減速器9之上。
方位軸15的下端與軌道架12固定連接，軌道架12置入半圓軌道13的中部，半圓 軌道13朝下，且軌道架12的兩側(cè)各從外部穿入軸16，軸16的內(nèi)端伸入半圓軌道13，兩者 間通過軸承17裝配，從而軌道架12便通過軸16及軸承17與半圓軌道13實現(xiàn)了鉸接，使 半圓軌道13始終處于平衡位置。半圓軌道13的外壁上安裝有柔性齒條11，軌道中分線兩 側(cè)各裝配有光纖探頭小車10、平衡小車14，光纖探頭小車10與平衡小車14處于半圓軌道 13的兩側(cè)，光纖探頭小車10和平衡小車14均由無線遙控控制而能夠沿柔性齒條11運動， 使半圓軌道13始終處于平衡位置。此處光纖探頭小車10、平衡小車14沿柔性齒條11運動 的結(jié)構(gòu)及控制方式均采用現(xiàn)有技術(shù)來實現(xiàn)。光纖探頭小車10上安裝有光纖探頭。
半圓軌道13開有數(shù)個觀察孔，數(shù)個觀察孔按角度等分布置，這些觀察孔與光纖探 頭小車上10的光纖探頭相適配，即當光纖探頭小車10運動至合適位置時，其上所帶的光纖 探頭便透過半圓軌道13上相對應(yīng)的觀察孔而取得水生植物的信號。
半圓軌道13還上安裝霍爾定位傳感器，與此相對應(yīng)的，光纖探頭小車10上安裝感 應(yīng)片，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的光纖探頭小車10的運動角度，如5°、10°等，光纖探頭小車10運動 過相應(yīng)的角度后，在霍爾定位傳感器及感應(yīng)片的相互作用下，精確地停止并定位于半圓軌 道13的某處。運動體除了光纖之外，無其他電纜，光纖探頭小車和平衡小車的運動靈活、自 如，不受限制。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上實施例僅是用來說明本發(fā)明，而 并非作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對以上實施例的變化、變形都將落在本 發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.水生植被冠層光譜的多角度觀測系統(tǒng)，包括可升降的支撐架，其特征在于所述的支撐架的水平橫梁上設(shè)置有輸出軸沿垂直方向布置的伺服電機，所述的伺服電機的輸出軸通過方位軸、軌道架連接一剛性的開口向下的半圓形軌道，所述的軌道架與軌道中點鉸接；所述的軌道上分布有徑向貫通的觀察孔，所述的軌道的外壁上安裝有齒條，光纖探頭小車和平衡小車對稱分布于所述軌道的中分線兩側(cè)以保持所述的軌道平衡，所述的軌道上裝有霍爾定位傳感器，光纖探頭小車和平衡小車裝有與所述的霍爾定位傳感器相互感應(yīng)的感應(yīng)片；當所述的光纖探頭小車運行到光纖探頭與觀察孔對準的位置時，獲取水生植物的信號；所述的伺服電機、光纖探頭小車和平衡小車、霍爾定位傳感器、感應(yīng)片均連接于一中央控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是所述的支撐架包括兩側(cè)支撐座，從支撐座的上部伸入高度調(diào)節(jié)桿，高度調(diào)節(jié)桿的下段安裝有高度調(diào)節(jié)齒條；支撐座上還設(shè)有高度調(diào)節(jié)齒輪，高度調(diào)節(jié)齒輪與高度調(diào)節(jié)齒條嚙合；兩側(cè)高度調(diào)節(jié)桿的上端部之間連接橫梁，橫梁轉(zhuǎn)動配合所述的方位軸。
3.如權(quán)利要求2所述的多角度觀測系統(tǒng)，其特征是所述的橫梁與高度調(diào)節(jié)桿鉸接。
4.如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征是所述橫梁的中部與方位軸通過推力軸承轉(zhuǎn)動連接，方位軸的上端通過減速器與所述電機的輸出軸連動。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是所述的軌道架與軌道之間采用帶軸承的鉸座。
全文摘要
水生植被冠層光譜的多角度觀測系統(tǒng)，所述的支撐架的水平橫梁上設(shè)置有輸出軸沿垂直方向布置的伺服電機，所述的伺服電機的輸出軸通過方位軸、軌道架連接一剛性的開口向下的半圓形軌道，所述的軌道架與軌道中點鉸接；所述的軌道上分布有徑向貫通的觀察孔，所述的軌道的外壁上安裝有齒條，光纖探頭小車和平衡小車對稱分布于所述軌道的中分線兩側(cè)以保持所述的軌道平衡；當所述的光纖探頭小車運行到光纖探頭與觀察孔對準的位置時，獲取水生植物的信號；所述的伺服電機、光纖探頭小車和平衡小車、霍爾定位傳感器、感應(yīng)片均連接于一中央控制器。
文檔編號G01J3/28GK103033264SQ20121053692
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者徐俊鋒, 胡譚高, 王潔, 謝斌, 劉麗娟, 吳文淵, 張登榮, 姚榮慶 申請人:杭州師范大學(xué)