用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感技術(shù)能夠大范圍、動(dòng)態(tài)的獲取目標(biāo)電磁輻射信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地物真實(shí)物理屬性的高效認(rèn)知，在資源、測繪、氣象和軍事偵察等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著對(duì)地觀測遙感技術(shù)逐漸向滿足定量化應(yīng)用方向發(fā)展，常態(tài)化地定期監(jiān)測衛(wèi)星載荷運(yùn)行過程中性能動(dòng)態(tài)變化、精確檢測變化程度、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)變化的原因并制定針對(duì)性的補(bǔ)救措施已得到國內(nèi)外廣泛的重視。
[0003]我國自“九五”以來自主研發(fā)了多種星載、機(jī)載遙感載荷，形成了資源、環(huán)境、氣象、海洋等衛(wèi)星系列，然而，目前我國行業(yè)部門事實(shí)上還是以使用國外遙感數(shù)據(jù)為主，其主要原因之一在于我國遙感技術(shù)鏈中長期缺乏有效的載荷性能與數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，對(duì)于載荷在軌定標(biāo)及性能評(píng)測、遙感數(shù)據(jù)及產(chǎn)品的精準(zhǔn)性和可靠性真實(shí)性驗(yàn)證仍存在諸多技術(shù)問題。受航天遙感載荷在軌性能無法直接檢測的制約，在軌運(yùn)行遙感載荷性能動(dòng)態(tài)檢測與定標(biāo)、遙感產(chǎn)品質(zhì)量分析與真實(shí)性檢驗(yàn)必須以地面目標(biāo)測量值為參照基準(zhǔn)，因此穩(wěn)定、精準(zhǔn)地面標(biāo)準(zhǔn)參照目標(biāo)成為其中關(guān)鍵一環(huán)?！笆晃濉逼陂g科技部“無人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)”項(xiàng)目針對(duì)光學(xué)載荷性能測試，研制布設(shè)了灰度靶標(biāo)、三線靶標(biāo)、彩色靶標(biāo)、扇形靶標(biāo)、幾何十字標(biāo)、MTF刃邊靶標(biāo)等不同用途的多種移動(dòng)式人工目標(biāo)，極大改善了我國測試標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)體系的完整性，為實(shí)現(xiàn)可常態(tài)化運(yùn)行的載荷性能綜合測試奠定了一定基礎(chǔ)，但其依然采用測后回收的方式，不僅每次測試都要耗費(fèi)大量人力、物力重新布設(shè)，而且由于移動(dòng)式人工目標(biāo)大多采用噴涂化學(xué)材料的研制方式，使得不同測試時(shí)期內(nèi)目標(biāo)特性的不穩(wěn)定也會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果帶來不確定性。
[0004]固定式測試目標(biāo)能夠提供一致性強(qiáng)、重復(fù)利用度高的參考信息，對(duì)于經(jīng)常性的開展載荷性能檢測，尤其是高重訪的衛(wèi)星載荷周期性質(zhì)量檢測具有重要作用。為了保障遙感載荷長期業(yè)務(wù)運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用目標(biāo)，國內(nèi)一些測試場已經(jīng)具備了人工的固定式測試目標(biāo)，例如嵩山場采用刷漆方式研制、布設(shè)的用于輻射定標(biāo)、MTF性能及地面分辨率評(píng)價(jià)的固定式人工目標(biāo)。然而，采用刷漆方式研制的固定目標(biāo)光譜退化嚴(yán)重，靶標(biāo)對(duì)比度影響評(píng)價(jià)結(jié)果的精度。
[0005]總之，目前這些可移動(dòng)式或者固定目標(biāo)存在以下主要技術(shù)缺陷:
I)可移動(dòng)式目標(biāo)依然采用測后回收的方式，耗費(fèi)大量人力、物力重新布設(shè)。
[0006]2)采用噴涂、刷漆方式研制的人工目標(biāo)的光譜穩(wěn)定性較差，極易受到環(huán)境因素，例如的雨水、霜凍的影響干擾而引起光譜快速退化，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的精度。
[0007]3)采用噴涂、刷漆方式研制的固定式人工目標(biāo)的滲水性較差，靶標(biāo)表面容易產(chǎn)生積水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)目前固定式測試目標(biāo)存在的問題，本專利提出了一種新的穩(wěn)定性好、朗伯性佳的鋪設(shè)新技術(shù)，研制了一套航空/航天共用高分辨率光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)。解決現(xiàn)有技術(shù)存在穩(wěn)定性差、成本高等問題。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)，其特征在于，該扇形革E標(biāo)的表面形狀為一個(gè)總圓心角為155°、外半徑為50m、內(nèi)半徑為2m的扇形，該扇形分為多個(gè)小弧角為5°、黑白相間的小扇形組成，相鄰兩個(gè)小扇形的對(duì)比度大于5: 1，所述的扇形靶標(biāo)均采用礫石材料鋪設(shè)而成。
[0010]所述的扇形靶標(biāo)采用角鋼焊接組成扇形框架；在扇形框架、弧形中間角鋼及預(yù)埋件表面設(shè)有黑色防銹油漆涂層。
[0011]在所述的天然礫石材料的下面鋪設(shè)有透水土工布。
[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
(O可極大提高衛(wèi)星載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的頻次；
(2)靶標(biāo)光譜穩(wěn)定性好，不會(huì)受到雨水、霜凍的影響而引起光譜快速退化，有效提高性能評(píng)價(jià)精度；
(3)靶標(biāo)的幾何形狀受雨雪、霜凍而受到的影響??；靶標(biāo)的滲透性很好且具有良好的自我清潔能力，可大幅降低常態(tài)化運(yùn)行所需的維護(hù)成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的基本形狀示意圖；
圖2是墊層斷面結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖3本發(fā)明采用的靶標(biāo)石的兩種顏色對(duì)比圖；
圖4本發(fā)明采用的三種顏色靶標(biāo)石的光譜曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1-圖4，為了評(píng)估光學(xué)載荷地面分辨率，通常在地面布設(shè)分辨率靶標(biāo)，比如三線分辨率靶標(biāo)或扇形靶標(biāo)，對(duì)載荷所獲取的分辨率靶標(biāo)圖像進(jìn)行檢測。三線靶標(biāo)法的檢測方法雖然相對(duì)簡單，但是由于靶標(biāo)尺寸變化是不連續(xù)的，因此無法以連續(xù)方式獲得更為準(zhǔn)確的分辨率測量；并且對(duì)于地面分辨率較小的載荷，往往難以布設(shè)滿足要求的三線分辨率靶標(biāo)；此外對(duì)于數(shù)字光電成像系統(tǒng)，受到采樣相位影響，利用三線靶標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)分辨率誤判的問題。相比于三線分辨率靶標(biāo)，扇形靶標(biāo)存在如下優(yōu)勢(shì):1)靶條數(shù)多，可以有效避免三線分辨率靶標(biāo)線條數(shù)少導(dǎo)致的檢測結(jié)果的偶然性；2)靶條寬度成梯形連續(xù)漸變，可獲得連續(xù)的分辨率測量，并能夠有效減小相位差等因素對(duì)檢測結(jié)果的影響，減少誤判；3)當(dāng)輻射角大于90度時(shí)，可覆蓋從CCD陣列方向到運(yùn)動(dòng)方向，并且布設(shè)和維護(hù)成本也比大陣列三線分辨率靶標(biāo)低。因此，為了滿足多方向高分辨率衛(wèi)星、航空光學(xué)載荷地面分辨率驗(yàn)證與測試需求，設(shè)計(jì)扇形固定靶標(biāo)。
[0015]利用扇形靶標(biāo)評(píng)價(jià)載荷地面分辨率時(shí)，不同靶標(biāo)半徑上黑/白靶條寬度不同。而地面分辨率痛卩等于圖像上剛剛能分辨出的黑/白靶條的寬度名，其對(duì)應(yīng)半徑稱為極限半徑。因此，為了滿足多方向高分辨率(至少4.36m載荷)衛(wèi)星、航空光學(xué)載荷地面分辨率驗(yàn)證和測試需求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)總圓心角為155°，每個(gè)小弧角均為5°，外半徑為50m，內(nèi)半徑為2m的黑白相間的扇形靶標(biāo)I。設(shè)定相鄰兩個(gè)小扇形(白色小扇形2和黑色小扇形O的對(duì)比度大于5:1，以便于白/黑靶條在圖像中有效識(shí)別。
[0016]2、固定式人工革巴標(biāo)研制:
(I)墊層鋪設(shè)
參見圖2和圖3，為了保證固定靶場區(qū)的良好的透水性和平整度、抗壓能力，固定靶標(biāo)區(qū)的墊層8 (鋪設(shè)在地面9上)由天然級(jí)配砂礫組成。其中砂礫的最大粒徑不宜大于60_，不小于0.071mm，粉料含量不應(yīng)大于5% ;機(jī)械壓實(shí)，厚度為200mm，壓實(shí)系數(shù)大于0.93。另夕卜，在天然級(jí)配礫石表層需要鋪設(shè)規(guī)格為300g/m2的透水土工布7以防止墊層雜草叢生。
[0017](2)靶標(biāo)石的選取
利用人工靶標(biāo)進(jìn)行遙感載荷性能評(píng)價(jià)要求靶標(biāo)的反射率、靶標(biāo)傾角等特性應(yīng)當(dāng)不隨時(shí)間而變化，這樣可以說明計(jì)算精度滿足要求范圍內(nèi)的指標(biāo)變化都是傳感器性能變化引起的，以便監(jiān)測傳感器性能隨時(shí)間的變化情況。因此，考慮到固定人工靶標(biāo)長期處于野外環(huán)境的特點(diǎn)，選擇受雨水、雪和霜凍影響較小的光譜穩(wěn)定、光譜退化較慢的礫石進(jìn)行鋪設(shè)。為了減弱礫石的光譜方向性和陰影遮擋，頂層鋪設(shè)的礫石直徑控制在5-10_之間。綜合考慮扇形靶標(biāo)的設(shè)計(jì)要求，滿足靶標(biāo)對(duì)比度需求，靶標(biāo)石由黑、白兩種不同反射率的礫石構(gòu)成，如圖3所示，白色礫石5、黑色礫石6分別用于鋪設(shè)扇形靶標(biāo)I的白色小扇形2和黑色小扇形I區(qū)域。
[0018](3)靶標(biāo)研制
為了保證靶標(biāo)的幾何形狀和穩(wěn)定性，采用L50角鋼焊接靶標(biāo)框。為了防止靶標(biāo)框移動(dòng)而影響靶標(biāo)的幾何精度，對(duì)于每條半徑，將600_長的角鋼每隔3m鍥入地面作為預(yù)埋件，然后將其與框架焊接，并在靶標(biāo)框特定位置布設(shè)混凝土墩(含角鋼埋件)，以便進(jìn)一步加固靶標(biāo)框。
[0019]對(duì)于扇形靶標(biāo)，外弧處每隔40°布設(shè)混凝土墩(含角鋼埋件)，共計(jì)5個(gè)，尺寸為300mm*300mm*400mm ;扇形革El標(biāo)中心布設(shè)一個(gè)半圓形的混凝土墩4，用于固定扇形形狀。
[0020]靶標(biāo)框架焊接完成后，利用經(jīng)瑋儀、水準(zhǔn)儀分別檢測垂直度、角度和平整度等技術(shù)參數(shù)，經(jīng)檢測滿足技術(shù)要求后，采用黑、白色礫石鋪設(shè)扇形靶標(biāo)，鋪設(shè)厚度大于50_，并利用標(biāo)高找平，確保平整度小于15mm/3m。
[0021]周邊區(qū)鋪設(shè):為了降低靶標(biāo)周圍背景輻射的影響，在靶標(biāo)周邊鋪設(shè)厚度大于50_的黑色靶標(biāo)石，并利用標(biāo)高找平，確保平整度小于15mm/3m。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)，其特征在于，該扇形靶標(biāo)的表面形狀為一個(gè)總圓心角為155°、外半徑為50m、內(nèi)半徑為2m的扇形，該扇形分為多個(gè)小弧角為5°、黑白相間的小扇形組成，相鄰兩個(gè)小扇形的對(duì)比度大于5: 1，所述的扇形靶標(biāo)均采用礫石材料鋪設(shè)而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)，其特征在于，所述的扇形靶標(biāo)采用角鋼焊接組成扇形框架；在扇形框架、弧形中間角鋼及預(yù)埋件表面設(shè)有黑色防銹油漆涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)，其特征在于，在所述的天然礫石材料的下面鋪設(shè)有透水土工布。
【專利摘要】一種用于光學(xué)載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的新型扇形靶標(biāo)，該扇形靶標(biāo)為個(gè)總圓心角為155°、外半徑為50m、內(nèi)半徑為2m的扇形，由多個(gè)小弧角為5°、黑白相間的小扇形組成；采用穩(wěn)定性好、朗伯性佳的天然礫石材料鋪設(shè)而成。本發(fā)明的有益效果是：可極大提高衛(wèi)星載荷地面分辨率評(píng)價(jià)的頻次；靶標(biāo)光譜穩(wěn)定性好，不會(huì)受到雨水、霜凍的影響而引起光譜快速退化，有效提高載荷性能評(píng)價(jià)精度；靶標(biāo)的幾何形狀受雨雪、霜凍而受到的影響小；靶標(biāo)的滲透性很好且具有良好的自我清潔能力，可大幅降低常態(tài)化運(yùn)行所需的維護(hù)成本。
【IPC分類】G01S7-497, G01C25-00
【公開號(hào)】CN104567938
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510043493
【發(fā)明人】李傳榮, 唐伶俐, 高彩霞, 馬靈玲, 李曉輝, 王寧, 胡堅(jiān), 竇帥, 劉耀開, 李子揚(yáng), 張丹丹
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院光電研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日