背景介紹
2024年9月雙利合譜高光譜相機搭載在縱橫CW-100大載重混合動力垂直起降固定翼無人機共同完成高光譜遙感成像飛行測試，任務(wù)取得圓滿成功。借助縱橫此大載重的飛行平臺，江蘇雙利合譜科技有限公司的機載高光譜成像系統(tǒng)**實現(xiàn)長航時、大面積、高海拔、高溫差環(huán)境下（400~1700 nm可見-近紅外）固定翼推掃飛行測試，相機核心指標(biāo)得到充分印證。同時，對采集的航帶高光譜數(shù)據(jù)進行拼接、校正（大氣、反射率等）和分類識別等處理也同步達到預(yù)期目的。
此次飛行測試，合作雙方充分利用了各自優(yōu)勢（包括搭載平臺的選擇、采集通訊控制的串聯(lián)以及數(shù)據(jù)處理等），為更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)遙感、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘探、地震救災(zāi)等應(yīng)用領(lǐng)域提供了基于高光譜成像的技術(shù)支撐。
本次實驗無人機及高光譜相機詳細參數(shù)
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型號
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GaiaSky-mini-VPos
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GaiaSky-mini-NPos
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機載高光譜相機參數(shù)
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光譜范圍
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400-1000（nm）
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900-1700（nm）
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光譜分辨率
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3.5 nm（mean）
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8 nm（mean）
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空間通道數(shù)
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1200
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640
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光譜通道數(shù)
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128（1X），224（2X）
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224（1X），112（2X）
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光譜采樣間隔
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4.7nm@128
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2.7nm@224
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3.5nm@224
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7nm@112
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成像鏡頭
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23 mm
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17.5 mm
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圖像位深
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16bit
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12 bit
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輸出接口
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USB 3.0
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USB 3.0
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工作電壓
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12 v
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12 v
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功率
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45 w
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60 w
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機載高光譜成像系統(tǒng)參數(shù)
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拍攝方式
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固定翼模式推掃
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搭載平臺
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縱橫CW-100
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飛行高度
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500 m
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橫向視場角
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19°@23 mm
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39°@17.5 mm
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橫向視場寬度
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169 m
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356 m
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空間分辨率
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0.14 m
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0.55 m
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存儲
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2 T
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2 T
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重量
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1.6 kg
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1.8 kg
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GNSS系統(tǒng)
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姿態(tài)精度
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0.008°(1σ)
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航向精度
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0.038°(1σ)
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IMU數(shù)據(jù)頻率
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200 HZ
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無人機參數(shù)
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機身長度
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3.03 m
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經(jīng)濟巡航速度
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110-130 km/h
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起飛海拔
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≥3500 m
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續(xù)航時間
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≤480 min
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任務(wù)載荷
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≤20 kg
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任務(wù)艙尺寸
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840×420×380 mm
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400nm-1700nm高光譜相機介紹
圖：400-1000 nm高光譜相機
新一代無人機載高光譜成像系統(tǒng)，在高光通量、高傳遞效率的前置光路下能夠使具備高采集幀頻的SCMOS探測器輸出高信噪比、高空間、高光譜分辨率、高精準(zhǔn)度的高光譜數(shù)據(jù)。滿足固定翼類飛行模式實現(xiàn)外置推掃拍攝需求，多種應(yīng)用模式可實現(xiàn)有限區(qū)域和大面積區(qū)域的遙感成像。
高精準(zhǔn)度的慣導(dǎo)、POS、高清相機則又能為數(shù)據(jù)的拼接、校準(zhǔn)、修正提供支持。特有的輔助攝像頭構(gòu)造能夠使地面上被測區(qū)域的狀況，通過無線圖傳實時的回傳到地面。而數(shù)據(jù)的實時校準(zhǔn)和反演結(jié)果的實時快速輸出并反饋至地面，對于快速確定目標(biāo)信息；精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)評估；水、溢油、土地沙漠化等環(huán)境監(jiān)測；**偽裝識別；生態(tài)多樣性評估等方面應(yīng)用需求提供完整的解決方案。
產(chǎn)品主要特點：
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光路設(shè)計：從光譜儀設(shè)計到系統(tǒng)集成、開發(fā)、應(yīng)用等形成一條完整的產(chǎn)品鏈。
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增穩(wěn)云臺：自主設(shè)計的增穩(wěn)云臺使得GaiaSky系列無人機載高光譜成像系統(tǒng)適用于多種類型固定翼類無人機。
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采集軟件功能：空間分辨率高、光譜通道多、光譜分辨率高，適合大面積目標(biāo)圖像采集；快速實時校準(zhǔn)為用戶在線輸出反演、分類識別等結(jié)果，為行業(yè)應(yīng)用快速做成決策判斷。
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強大的校準(zhǔn)功能：光譜校準(zhǔn)、輻射度校準(zhǔn)、均勻性校準(zhǔn)、鏡頭校準(zhǔn)、反射率校準(zhǔn)等；
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幾何精校正軟件：自主研發(fā)的高精度幾何精校正軟件內(nèi)置多種先進的幾何及數(shù)據(jù)修正算法可完成任意面積的圖像拼接，獲取空間、光譜高度精準(zhǔn)的測試數(shù)據(jù)。
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實時監(jiān)測：特有的監(jiān)控模塊實時提供現(xiàn)場環(huán)境狀況，形成“所見及所得”。
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應(yīng)用方向：植被病蟲害的監(jiān)測、火焰火點的監(jiān)測、目標(biāo)的偽裝識別、地質(zhì)礦石探勘、水體污染（油料泄露）監(jiān)測。
圖：900-1700 nm高光譜相機
新高靈敏度 InGaAs 探測器，在積分時間非常小的情況下能夠獲取非常好的信號。在高速采集數(shù)據(jù)的同時能夠保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測量，探測器幀速可通過相機的 Binning 設(shè)置來提高。獨特的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計、高效的通訊方式、友好的采集控制界面。軟件、硬件觸發(fā)等功能方便系統(tǒng)的控制和用戶的二次開發(fā)。
外場實物展示
原始數(shù)據(jù)展示
本次測試高光譜飛行簡略參數(shù)
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參數(shù)
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可見/近紅外
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近紅外
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波長范圍
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400-1000 nm
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900-1700 nm
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光譜分辨率
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3.5 nm
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8 nm
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波段數(shù)
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128
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224
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鏡頭焦距
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23 mm
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17.5 mm
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探測器像元大小
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9.97 μm
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15 μm
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飛行高度
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500 m
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飛行面積
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6 km2
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空間分辨率
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0.14 m
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0.55 m
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數(shù)據(jù)分析
無人機高光譜系統(tǒng)獲取影像過程中農(nóng)戶可以選擇不同的植被指數(shù)來反映作物成長情況和**。植被指數(shù)如歸一化植被指數(shù)(GNDVI)、可見光大氣阻抗指數(shù)(VARI)比值植被指數(shù)(RVI)、土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)(OSAVI)。也可以選擇直接反映作物指標(biāo),如葉片氮磷鉀含量、葉綠素含量、葉面積指數(shù)、P含量、K含量。用戶也可以根據(jù)需要自定義植被指數(shù)進行實時演示。
可見光：
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NDVI植被指數(shù)
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比值植被指數(shù)
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紅外：
物種分類
