專利名稱：遙感多傳感器成像時間對準裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種遙感多傳感器成像的同步裝置，特別是一種遙感多傳感器成像時間對準設備。
背景技術：
遙感成像設備工作時，通常是離散成像，即每隔一段時間成像一次，每次成像的時間不同，如果是單臺設備，不存在數據的對準問題，只需要數據記錄時，同時提供記錄設備本身的相對時間就可以，如用于記錄數據的計算機時間。
但是在實際的航空航天遙感中，經常是多個成像傳感器需要同時采集某一個地區的影像，由于是分離的多個傳感器設備，要精確標定每個傳感器成像的每一個時刻，通常卻很是麻煩。例如，某次航空遙感試驗，使用了推帚式成像光譜儀、面陣相機和姿態測量設備等，其中姿態測量設備系為全球定位系統(Global Positioning System，GPS)和慣性測量系統的組合設備，它本身的輸出數據標識有GPS時間，如果需要把推帚式成像光譜儀、面陣相機和姿態測量設備的數據對準，傳統的方法是在成像光譜儀和面陣相機上都分別安裝一臺GPS接收機，把它們的輸出數據都和GPS時間對準，如此整個系統的數據都可以用GPS時間對準起來，但是這樣每個設備都需要一臺GPS接收機，浪費資源，而且每臺GPS接收機單獨工作，其記錄的GPS時間可能本身會有一定的差別，因此，增大了系統的數據對準誤差，為后續的數據處理帶了困難。
在航空航天遙感中，上面這種情況是經常發生的，每次設計一個新系統時，都需要重新考慮數據的對準，尤其是在現在遙感已經發展到非常關注定量化的時代，數據的精確對準越來越顯得重要。
發明內容
本發明的目的是提供一種通用的可以精確標定遙感成像傳感器的數據記錄時刻的裝置，使多傳感器數據的精確對準簡單易行。鑒于遙感成像傳感器在成像時刻都可以發出一個脈沖信號，并且一般都安裝有GPS接收機，而且也經常在采集的數據中同時記錄GPS數據，用于標定數據采集時刻的時間和位置，因此，本發明的思路就是把所有的傳感器記錄的數據都用同一臺GPS接收機時間標定，方法簡單、通用。
本發明的技術方案如下根據本發明的一種遙感多傳感器成像時間對準裝置，其適用于至少是二臺遙感傳感器成像設備的成像時間對準，包括多個傳感器，分別位于遙感多傳感成像設備中而提供成像時刻脈沖信號；多個同軸電纜接口，對應接收該多個傳感器提供的成像時刻脈沖信號，并形成有效脈沖邊沿，GPS天線，安裝于空曠處，以便無阻擋地接收GPS衛星信號；GPS接收機，連接該GPS天線而含饋入GPS衛星信號，并提供GPS時間數據信號(標準信號)和每秒一次的秒脈沖； 可編程器件，接收傳感器的成像時刻脈沖的有效邊沿和GPS時間數據與秒脈沖，從而標定傳感器成像時刻的對準時間數據；存儲設備，分成多個分區存儲對應于該多個傳感器成像時刻的標定時間數據；計算機接口和計算機，該計算機通過該計算機接口連接該存儲設備，定時從存儲設備讀出傳感器成像時刻標定數據并形成格式文件記錄存入計算機內存。
進一步，所說的同軸電纜接口形成傳感器成像時刻脈沖的有效邊沿是指系統設定的脈沖上升沿或下降沿；所說的可編程器件對傳感器成像時間的標定是指當其每次接收到GPS接收機新輸入的GPS標準信號(GPS時間數據)和秒脈沖后，把GPS標準信號存儲在其內部的一個寄存器上，記作BASE_GPS_REG，并同時使其內部的脈沖振蕩器輸出時鐘脈沖對其秒脈沖進行細化，及設置一個計數寄存器CNT_REG開始計數，對在計數脈沖N時刻所接收的某一個傳感器送來的成像時刻脈沖予以GPS時間標記成SENSOR_TIME＝BASE_GPS_REG+CNT_REG×細化時鐘脈沖周期，更具體地，所述細化時鐘脈沖周期為0.1微秒。
本發明的優點是設備簡單、通用，對目前的大多數遙感多傳感器成像設備都可以適用，并且時間對準的誤差可優于1微秒。
圖1為本發明的裝置的電路原理圖。
圖2為本發明中GPS接收機發送給可編程器件的GPS標準時間和每秒發送一次的秒脈沖示意圖。
圖3為本發明中可編程器件內部對秒脈沖進行細化的示意圖。
具體實施例方式下面根據圖1-圖2給出本發明一個較好實施例，并予以詳細描述，以便進一步給出本發明的技術細節，使能更好地說明本發明的結構特征和功能特點，但不是用來限定本發明的范圍。
參閱圖1，本實施例適用于遙感多傳感器成像設備臺數至少為2臺的場合，如圖所示，本發明包括多傳感器100，其含有傳感器1，2……，n，n為≤2的正整數，這些傳感器都分別位于相應的一臺遙感傳感器成像設備中；后接該多傳感器100的同軸電纜接口200，其每一個同軸電纜接口連接一個對應的傳感器，接收相應的一個傳感器送來的成像時刻脈沖；-GPS天線700，其可無遮擋地接收GPS衛星信號；連接該GPS天線700的GPS接收機800，其提供GPS時間數據(即GPS標準時間和每秒一次的秒脈沖PPS脈沖)；可編程器件300，其把GPS時間數據存入內部的一個寄存器和把每秒一次的秒脈沖進行細化計數，當接收某一傳感器成像時刻脈沖，即作出時間數據標定，并送出標定結果至存儲設備暫存；存儲設備400，用于暫存來自可編程器件的多傳感器成像時刻的成像時間據標定結果；計算機接口500；以及一計算機600，其定時通過計算機接口500讀存存儲設備400中所暫存的傳感器成像時間數據標定結果，該存儲設備400中的存儲空間被劃分成與該多傳感器相對應的幾個分區，其所暫存的各個傳感器成像時間數據標定結果被形成格式文件存儲于該計算機600中。
本發明裝置工作的步驟如下1、把GPS天線700架設在空曠區，使天線能無遮擋地接收GPS衛星信號。
2、把多個成像傳感器100成像時刻脈沖通過同軸電纜傳送到的同軸電纜接口200，設定是脈沖上升沿、還是下降沿有效。
3、啟動計算機600，對每一成像設備分別試運行，發出幾個脈沖，檢測設備正常工作否。
4、啟動本發明多傳感器成像時間對準裝置正常工作，記錄脈沖數據。然后可以啟動成像傳感器100工作。
5、每個傳感器成像設備產生一個時間對準文件存儲在計算機600中，精確標定了其成像時刻的GPS時間。
參閱圖2，GPS接收機800接收到衛星信號正常工作后，會傳送脈沖時刻對應的GPS時間數據，如圖所示GPS時間T1-GPS時間T2＝1秒。
參閱圖3，GPS接收機800每秒發送一個秒脈沖和對應的GPS時間給可編程器件300。可編程器件300接收到該數據后，把這個GPS時間存儲到其內部的一個寄存器里，如記作BASE_GPS_REG，同時可編程器件300用其內設的脈沖振蕩器(未圖示)，例如10M的晶體振蕩器，把GPS接收機800送來的秒脈沖細化等分成時鐘脈沖周期，1秒/10M＝0.1微秒。如圖所示，每次收到GPS接收機800的信號后，如圖中GPS時間信號為T1，則使BASE_GPS_REG＝T1，同時設置一個計數寄存器CNT_REG，開始計數，則如果在計數脈沖N時刻接收某個傳感器發送的成像時刻脈沖，則它的GPS時間標記為SENSOR_TIME＝BASE_GPS_REG+CNT_REG×0.1微秒由于存儲設備400可以分成多個部分，每個部分對應一個傳感器的成像時刻數據，把這個時間發送到對應的存儲設備400中，計算機600定時通過計算機接口500讀取存儲設備100中的數據(此處的計算機接口可以是串口、并口、PCI接口、通用串行接口等)，并按序標定該脈沖，作為對應的文件，格式如下GPS時間計數值這樣，每個成像傳感器的成像時刻就可以由一臺GPS接收機800精確標定GPS時間，由于GPS接收機800的GPS時間標定精度可以達到納秒級，因此，本發明裝置的標定誤差一般受限于可編程器件200所使用的晶體振蕩器，如上述采用10M的晶體振蕩器，則誤差為0.1微秒。
權利要求
1.一種遙感多傳感器成像時間對準裝置，適用于至少是二臺遙感傳感器成像設備的成像時間對準，包括多個傳感器，分別位于遙感多傳感器成像設備中，提供成像時刻脈沖信號；多個同軸電纜接口，對應接收該多個傳感器成像時刻脈沖信號，并形成有效脈沖邊沿；GPS天線，其無遮擋地接收GPS衛星信號；GPS接收機，連接該GPS天線而饋入GPS衛星信號，并提供GPS時間數據和每秒一次的秒脈沖；可編程器件，接收成像脈沖有效邊沿和GPS時間數據與秒脈沖，標定傳感器成像時刻的對準時間數據；存儲設備，被劃分成多個分區，暫存對應于該多個傳感器成像時刻的標定時間數據；計算機接口，用于連接存儲設備和計算機；以及計算機，通過計算機接口把暫存于存儲設備中的傳感成像時刻的對準時間數據定時讀出，并以格式文件記錄儲存。
2.根據權利要求1所述的遙感多傳感器成像時間對準裝置，其特征在于，所述的同軸電纜接口形成傳感器成像時刻脈沖的有效邊沿是指預先設定的脈沖上升沿或脈沖下降沿。
3.根據權利要求1所述的遙感多傳感器成像時間對準裝置，其特征在于，所述的可編程器件對傳感器成像時間的標定是指當其每次收到GPS標準信號和秒脈沖后，把GPS標準信號存儲在其內部的一個寄存器里，記作BASE_GPS_REG，并同時啟動其內部設置的脈沖振蕩器對秒脈沖細化成時鐘脈沖，并設置一個計數寄存器CNT_REG開始計數，對在計數脈沖N時刻所接收的某個傳感器發送的成像時刻脈沖予以GPS時間標記為SENSOR_TIME＝BASE_GPS_REG+CNT_REG×細化時鐘脈沖周期。
4.根據權利要求3所述的遙感多傳感器成像時間準裝置，其特征在于，所述的細化時鐘脈沖周期為0.1微秒。
全文摘要
一種遙感多傳感器成像時間對準裝置，用于精確標定多傳感器成像設備的成像時刻，包括位于多個成像設備中的多個傳感器、多個同軸電纜接口、GPS接收機和GPS天線、可編程器件、存儲設備、計算機接口和計算機，所述同軸電纜接口用于接收多個傳感器送來的成像時刻脈沖；GPS天線無遮擋地接收GPS衛星信號；GPS接收機用于提供GPS標準時間和每秒一次的秒脈沖；可編程器件用于把GPS接收機送來的每秒一次的脈沖精確細化并標定成像時間數據；存儲設備用來暫存數據標定結果；計算機接口用來把標定的數據傳送到計算機；計算機用于記錄標定結果。本發明結構簡單，通用和時間對準的誤差可優于1微秒。
文檔編號G01S7/48GK1696737SQ200510026169
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月25日 優先權日2005年5月25日
發明者徐衛明, 王建宇, 舒嶸 申請人:中國科學院上海技術物理研究所
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