该页无缩略图
无人机载日光诱导叶绿素荧光谱及反射谱系统
Gaiasky-SP-SIF
双利合谱介绍
江苏双利合谱科技有限公司是一家集光学、精密机械、电子、计算机技术等于一体的国家级高新技术企业，成立于2014年，原北京卓立汉光仪器有限公司高光谱事业部，在光栅光谱仪等核心技术基础上，不断发展创新，聚焦光栅分光式、马赛克快照式等高光谱测量技术，为广大客户提供门类齐全的高光谱系统解决方案，重点聚焦高光谱成像的高端分析仪器研发、生产与销售的高新技术企业。双利合谱自成立之日起，一直坚持走以自主技术开发为主的创新型发展道路，建立了产学研一体化的结构。在精准农业、水质监测、食品检测、目标识别、工业分选、文物保护、刑侦物证鉴定等领域、行业为客户提供优质的产品和定制化的解决方案。
合作方式与核心竞争力
配套资源
典型、独特的光谱/图像处理算法全面的教学演示训练系统分析软件
健全的方案架构
从原理基础到高级的建模实验系统性方案从理论到实践的渐进式系统学习方案
全面的战略合作·长期人才储备和输出体系·多元化/体系化的实训方式
文档教程
实验指导教案原理/实训课程体系
优质的技术支持
专业的售前咨询 高效的售后培训
Gaiasky-SP-SIF无人机载日光诱导叶绿素荧光系统
基本原理
日光诱导叶绿素荧光监测系统与旋翼无人机的结合开辟了精准农业监测的新型应用。叶绿素荧光包含丰富的光合信息，通过提取能够表征植被、农作物、叶片、树木冠层等反射光谱信号中的荧光信息，再结合荧光参数、叶绿素等生理生化参数（地面瞬时环境条件下测定），可判断不同环境下（肥料、水分、病胁迫、病虫害等）作物的叶绿素荧光光谱特征及其荧光指标与其他参数（对冠层温度、表面的辐照度、叶绿素含量测量）之间的关系，因此机载叶绿素荧光监测技术是高效、适时、快速、灵敏、无损探测作物植被等生理状态及其与所处环境关系的理想监测技术，可广泛应用于评价植被等的健康状态。
| 技术指标 | 叶绿素荧光测试光谱仪 | |
| 技术参数 | 光谱范围 | 650-800nm |
| 光谱仪狭缝SMA | 1mm高x25um宽 | |
| 通讯方式 | USB2.0 | |
| 探测器尺寸 | 24μm*24μm | |
| 像素 | 1044*64 | |
| 光谱采样间隔 | 0.17nm | |
| 信噪比SNR | 1000:1 | |
| Fiberinput | SMA905 | |
| A/D转换 光谱校准 实时太阳光采集校准系统 | 18bit 采用Hg、Ne、Ar等作为标准光源对光谱进行波长校准定标 | |
| 功能描述 | A、因探测器探测结果与太阳直接辐射的强度、方向以及散射辐射的强度及其空间分布相关， 所有采样余弦校准器结构实时获取太阳光光照信息，使得探测器精准的按照余弦定律来采 集，用于相对光谱强度和绝对光谱强度测量、发射光谱测量等 | |
| B、在对地（或者植被目标）一侧同样有一个余弦校准器结构，可快速的获取到目标的亮度等 信息 C、系统在出厂时，利用国家计量单位标定的光源系统完成绝对辐射亮度定标（pw.cmsr- 1nm-1) | ||
| 光纤传导 | 光纤使用特殊结构，同步采集上行和下行的辐射及暗背景信号 内置不同探测器收集同一标定区域的平均光谱 采样电子Shutter，在光纤入光口前设计电子快门结构，通过控制主板发送相应的指令， | |
| 暗背景采集 | Shutter实现不同采集环境下的背景信号（上行和下行均设计有快门结构） | |
| 成像镜头 | 采用35mm/50mm定焦镜头，通过相应的技术定标处理，使得不同焦距镜头下，内置各种探 测器能够采集到特定区域的平均光谱而无监控偏差，裸光纤或定焦镜头模式可选 | |
| 辐射校准 | 绝对辐射定标 | |
| 辅助相机 | 借助辅助摄像功能，可以获取监控目标区域的RGB等图像，以便更好的对研究区域进行定位 系统搭载在无人机上，通过无人机的图传模块，可以触发系统进行采集，所采集的区域可以 通过辅助相机拍摄视场中标定的指示区域来确定 | |
| GPS定位 | 获取被监测对象的经纬度信息，获取太阳升降时间的信息，以便触发系统运行与关闭等功能 同时也可以利用无人机的GPS模块，软件可以对其各参数进行记录，提高采集数据位置信息 的精准度 | |
| 多种数据格式输出等 操作系统 | 输出txt格式的文本数据；数据存储在内置SD存储卡 树莓派 | |
| 系统封装 | 系统所有涉及到的硬件结构全部封装在相应的运输箱体内部 无需对光纤、信号线等进行大量的拆卸。适合长时间野外目标监测使用。内部结构布局、材 料选择均符合技术应用需求 |
系统结构介绍
模块化集成，结构标准化，无需调试、调整系统结构，只需按照要求安装在无人机上即可，通过无线图传数据线实现系统与无人机、地面监控平台的互通。通过无人机云台给系统提供独立的供电。下行光纤与独立模块固定便于成像镜头的切换，辅助相机集成在独立模块上，以便观察、监控采集区域。上行余弦校正功能实现模块化，实时采集太阳光照信号，其透过率高，匀化效果好，适应波段范围广。GPS信息可以精准定位采集区域的位置信息。
技术优势
·系统集成度高；
·系统操控性好，操作简单；
·辅助监控，精准定位采集区域；
·一键采集；
·反射、荧光光谱显示及输出；
·定点巡航；
·绝对辐射定标；·实时太阳光余弦校正模块；
·GPS模块；
35\mathsf{mm}/50\mathsf{mm} 成像镜头及裸光纤模式切换；
·特殊光纤结构，快速完成上行下行信号的切换，确保上下行实现同步采集；
·可无人机、地面两用；
·高清图传数传一体结构确保对系统控制（操控、数据回传等）；
·多种数据处理模型；
基本原理
无人机载日光诱导叶绿素荧光（SIF）自动观测系统（专利号：2020202517297）（GaiaSky-SIF）的硬件构成包括光纤光谱仪、光纤、光路切换模组及开关、监控相机、采集控制单元以及校准模组等部分。目前主要采用高灵敏度光纤光谱仪及其配件，可用于植被叶绿素荧光及高光谱野外连续稳定的高频观测。系统可实现在无人机载平台下的植被冠层高频高／超光谱观测。观测频率可达到{\sf10s}/ 次，一次飞行可观多条光谱。同时，该系统上行和下行两个通道双余弦观测，地物的检测范围大幅提高，市场唯一商业化的产品。
·日光诱导叶绿素荧光SIF(Sun/Solar-induced ChlorophyllFluorescence)是植物在太阳光照条件下，由光合中心发射出的光谱信号 (650{-}800 \mathsf{n m}) ，具有红光 .690 \mathsf{n m} 左右)和近红外(760nm左右)两个波峰，能直接反映植物实际光合作用的动态变化。
·SIF遥感是近年迅速发展起来的植被遥感技术，可弥补当前植被遥感观测的不足，为陆地生态系统碳循环和植被监测等提供了新的思路和技术。
·以基于“绿度”观测的植被指数(如NDVI)为代表的植被遥感在过去30年极大地促进了从宏观尺度上来理解和认识地球生物圈，但其只能通过“绿度”来探测植物“潜在光合作用”。
·叶绿素荧光在植被光合生理探测方面具有独特的技术优势，是“实际光合作用”的直接探测方法。
·可以说植被叶绿素荧光遥感是近10年来植被遥感领域最具突破性的研究前沿。随着研究和技术的发展，SIF遥感最近10几年来得到了长足的进步。
辐射定标：
整个光路系统需进行辐射定标，以将光谱仪采集的DN值转化成辐照度 \left({\sf m W}/{\sf m}^{2} /{\sf n m}\right) ）或者辐亮度的单位 (m\mathsf{W}/\mathsf{m}^{2}/\mathsf{n m}/ sr)。辐射定标需对裸光纤和连接余弦校正器的光路分别定标。辐射定标是指用一台已知光谱输出功率的灯来校准光谱仪每个像元下的响应强度。绝对辐射定标改变了整个光谱的形状和大小，校正了仪器的单个仪器响应函数（IRF），并将光谱仪所测的DigitalNumber（DN）转化为物理量。定标系数由以下公式计算：
其中 \upalpha 为计算的辐射定标系数，L为标准光源的辐亮度或辐照度，DC为光谱仪在不进光的情况下所测的暗电流值。通过辐射校准后的光谱的单位是单位面积单位波长的功率输出，标准光源通常单位表达为 \mu{\mathsf{W}}/{\mathsf{cm}}^{2} /\mathsf{n m} ，最好将其数值乘以10以使单位转化为 \mathsf{m W}/\mathsf{m}^{2}/\mathsf{n m} ，辐亮度转化关系相同。
大尺度、高通量植物叶绿素荧光成像测量分析提供完美的解决方案，完全适用于陆空双基高光谱遥感分析。主要应用于以下领域：
·植物光合作用和荧光测量·植物制图和植被健康特征·森林资源调查评估·农作物生长评估·陆空双基高光谱遥感监测
江苏双利合谱科技有限公司
JiangsuDualixSpectral ImagingTechnologyCo.,Ltd.
无锡：江苏省无锡市南湖大道飞宏路58-1-108|电话：051068790503
南京：江苏省南京市玄武区童卫路4号南京农业生物高新技术创业中心1号楼423室丨电话：13601908732
深圳：深圳市龙华新区民治梅龙路七星商业广场B1101室丨电话：075583205020
成都：成都市顺城大街206号四川国际大厦七楼G座丨电话：02884895322
西安：陕西省西安市高新区高新六路38号腾飞创新中心B座206室丨电话：02989562755
郑州：河南省郑州市中原区建设西路92号荣成大厦1215室丨电话：15003896875
北京：北京市通州区金桥产业基地联东U谷中试区68B丨电话：01056370168696
