專利名稱：一種測量近地面brdf觀測角的方法和裝置的制作方法
一種測量近地面BRDF觀測角的方法和裝置 技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及一種測量近地面BRDF觀測角的方法，具體涉及ー種在BRDF觀測中輔助BRDF光學(xué)探測器探測天頂角和方位角的方法，本發(fā)明還涉及ー種應(yīng)用于該方法的裝置。
背景技術(shù)：
地球表面物體對太陽短波輻射的反射和散射是屬于非朗伯體性質(zhì)的，具有明顯的方向性，從不同的方向測量地表的反射率就得到BRDF。BRDF模型是多角度遙感定量解譯的
理論基礎(chǔ)。BRDF表示了不同入射角條件下物體表面在任意觀測角的反射特性，是描述目標(biāo)表面光反射特性的確定性函數(shù)。設(shè)波長為λ，空間具有δ分布函數(shù)的入射輻射是從(Θい(K)方向，以輻射亮度Ltl (θ。，φ。，λ)投射向點(diǎn)目標(biāo)，造成該點(diǎn)目標(biāo)的輻照度増量dF(0。，φ0,入)，傳感器從方向(θ，Φ)觀察目標(biāo)物，接收到來自目標(biāo)物對外輻射dF的反射輻射，其亮度值為dL(0，φ，λ )，則定義雙向反射分布函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種測量近地面BRDF觀測角的方法，其特征在于，采用測量重力加速度三軸分量來測量天頂角，采用測量地磁三軸分量來測量方位角，當(dāng)BRDF光學(xué)探測器處于某觀測位置時(shí)，分別測得BRDF光學(xué)探測器在三軸方向的重力加速度分量和地磁分量，所獲得的數(shù)據(jù)由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，即可同步測量反射率和觀測角。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述觀測天頂角和觀測方位角按如下方法得出， 重力加速度三軸分量分別為Ax、Ay、Az，觀測天頂角為 」 A O = tan (———)(I) A Z 同時(shí)可以得到另一角度 A γ = tan_V^^)(2) A z 地磁三軸分量分別為Hx、HY、Hz，則在地平面的投影分別為Hxg，Hyg，根據(jù)坐標(biāo)投影關(guān)系，可知Hxg = HxCos Θ +Hysin y -Hzcos y sin θ (3) Hyg = Hycos y +sin θ(4) 則BRDF光學(xué)探測器與磁北極方向的夾角為 a = arctan (Hyg/Hxg)(5) 因?yàn)榉凑泻瘮?shù)的值域a e
，但是觀測方位角的測量范圍是O 360°，所以應(yīng)首先根據(jù)Hxg和Hyg的符號判斷α的象限，再根據(jù)不同公式得到α值，具體算法如公式(6)所示 ,90,(Hxg=0,Hyg<0) 270,(Hxg=0,Hyg>0) a = < 180 - [arctan(//jg / Hxg )] x 180 / 兀，(Hxg < 0)(6) -[arctan(//jg /Hxg)]x\80/π,(Hxg > 0,Hyg < 0) 360 - [arctan(//jg / )] x 180 / 兀，(Hxg > 0, Hyg > 0) 考慮當(dāng)?shù)卮牌铅?，則觀測方位角為 φ = α+β (7) 其中β為磁偏角，只與探測器所在地經(jīng)緯度有關(guān)，在方位角計(jì)算時(shí)需根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度加以糾正。
3.一種應(yīng)用于權(quán)I所述測量近地面BRDF觀測角方法的裝置，其特征在于，該裝置與BRDF光學(xué)探測器安裝在同一載體平臺上，該裝置包括測量天頂角的重力加速度計(jì)和測量方向角的磁阻傳感器，所述重力加速度計(jì)依次連接儀表放大器、AD轉(zhuǎn)換器后連接至中央處理器，所述磁阻傳感器依次連接儀表放大器、低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換器后連接至中央處理器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述中央處理器采用MCU，所述MCU內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊、角度解算模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于控制兩組傳感器分別測得BRDF光學(xué)探測器在三軸方向的重力加速度分量和地磁分量，所述角度解算模塊用于控制中央處理器對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到BRDF模型中的兩個(gè)觀測角，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于控制通信模塊與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述重力加速度傳感器采用MEMS加速度計(jì)。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述低通濾波器、MCU、紅外傳輸模塊分別連接提供時(shí)間參數(shù)的時(shí)鐘電路，所述MCU還連接對磁阻傳感器置位復(fù)位的SR電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量近地面BRDF觀測角的裝置，采用MEMS重力加速度傳感器測量天頂角，采用磁阻傳感器通過測量地磁場測量方位角，當(dāng)BRDF光學(xué)探測器處于某觀測位置時(shí)，兩組傳感器分別測得BRDF光學(xué)探測器在三軸方向的重力加速度分量和地磁分量，由中央處理器對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，得到BRDF模型中的兩個(gè)觀測角，把此系統(tǒng)與BRDF光學(xué)探測器安裝在同一載體平臺上，即可同步測量反射率和觀測角。
文檔編號G01C1/00GK102628686SQ20121011925
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者余濤, 侯麗穎, 李家國, 郭紅, 陳繼平, 顧行發(fā) 申請人:中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所