項(xiàng)目概況
國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)對(duì)精確地理空間信息的迫切需求，促使對(duì)地觀測技術(shù)在國家信息化戰(zhàn)略發(fā)展中的重要作用日益突出，獲取高質(zhì)量對(duì)地觀測數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品成為我國對(duì)地觀測技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的必然要求。
為此，2008年國家科技部在“十一五”期間地球觀測與導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域部署了國家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“無人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)”，以解決我國對(duì)地觀測技術(shù)與應(yīng)用快速發(fā)展中載荷航空飛行驗(yàn)證環(huán)節(jié)缺失的問題。該項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)天基遙感載荷嚴(yán)格驗(yàn)證的常態(tài)化、低成本運(yùn)行，提高對(duì)地觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和應(yīng)用效益，并在國家應(yīng)急響應(yīng)和對(duì)地觀測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取等方面發(fā)揮重要作用。
經(jīng)過三年多的刻苦攻關(guān)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，項(xiàng)目改造了兩架無人機(jī)系統(tǒng)（無人機(jī)A、B平臺(tái)與各自的地面測控系統(tǒng)），研制了兩套標(biāo)準(zhǔn)載荷系統(tǒng)（高光譜相機(jī)、大視場多光譜成像儀、光電穩(wěn)定平臺(tái)、全極化SAR系統(tǒng)、干涉SAR系統(tǒng)），建立了南北兩個(gè)驗(yàn)證場，研發(fā)了數(shù)據(jù)處理與科學(xué)分析系統(tǒng)及驗(yàn)證輔助支撐系統(tǒng)，建成了我國第一個(gè)高效性能的無人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)。該系統(tǒng)在國際上首次實(shí)現(xiàn)了高分辨率高光譜相機(jī)、大視場寬覆蓋多光譜成像儀、干涉和極化合成孔徑雷達(dá)同平臺(tái)裝載作業(yè)，載荷重量不少于150公斤；可完成不短于10小時(shí)的巡航作業(yè)飛行，具備了從任務(wù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)獲取與處理到載荷性能分析的綜合驗(yàn)證能力，系統(tǒng)總體性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
為了滿足不同體積、重量、功耗、接口要求的載荷飛行驗(yàn)證任務(wù)對(duì)平臺(tái)通用性的要求，項(xiàng)目優(yōu)化改造了無人機(jī)遙感載荷艙，攻克了無人機(jī)寬范圍高品質(zhì)供電、遙感載荷通用開放式接口適配、抗惡劣環(huán)境機(jī)載大容量存儲(chǔ)以及通用飛行與載荷綜合控制等關(guān)鍵技術(shù)，第一次在我國中型無人機(jī)上實(shí)現(xiàn)了多類型載荷同平臺(tái)通用適配裝載、同時(shí)開機(jī)獲取數(shù)據(jù)的飛行驗(yàn)證能力。
為了獲得高質(zhì)量的驗(yàn)證數(shù)據(jù)，項(xiàng)目研發(fā)了高精度光電穩(wěn)定平臺(tái)，對(duì)飛機(jī)姿態(tài)變化進(jìn)行有效補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了線陣數(shù)據(jù)與POS數(shù)據(jù)、面陣數(shù)據(jù)的高精度聯(lián)合處理，以解決航空遙感領(lǐng)域單線陣數(shù)據(jù)高質(zhì)量獲取與處理的通用難題。另外，項(xiàng)目研制了Offner凸光柵機(jī)載高光譜相機(jī)、離軸全反式大視場多光譜成像儀、高精度無人機(jī)載全極化SAR與干涉SAR載荷，用于檢驗(yàn)載荷性能驗(yàn)證結(jié)果的精確度。
項(xiàng)目還第一次系統(tǒng)性地建立了載荷綜合驗(yàn)證指標(biāo)體系，設(shè)計(jì)研制了配套的標(biāo)準(zhǔn)測試靶標(biāo)，并建立了高度可靠的環(huán)境參數(shù)及目標(biāo)特性測量系統(tǒng)，為載荷性能與數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測提供了高精度的數(shù)據(jù)源保障。
四次科學(xué)試驗(yàn)飛行
2010年11月到2011年9月，項(xiàng)目組先后在南北兩個(gè)驗(yàn)證場開展了四次科學(xué)試驗(yàn)飛行，分別是2010年11月的北方場A平臺(tái)光學(xué)載荷科學(xué)試驗(yàn)飛行，2011年6月的南方場B平臺(tái)搭載高精度極化SAR科學(xué)試驗(yàn)飛行，2011年7月的南方場B平臺(tái)搭載高精度光學(xué)載荷與高精度全極化SAR雙裝載科學(xué)試驗(yàn)飛行，以及2011年9月的北方場A平臺(tái)兩架次超過10個(gè)小時(shí)、三種飛行高度、不同成像區(qū)域的光學(xué)載荷與高精度干涉SAR雙裝載科學(xué)試驗(yàn)飛行?？茖W(xué)試驗(yàn)飛行的圓滿完成，在我國民用領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)同平臺(tái)裝載超過160公斤的光學(xué)和SAR等多類載荷、同時(shí)開機(jī)長航時(shí)數(shù)據(jù)獲取、地面控制雙站接力的創(chuàng)舉，成功獲取了大量綜合驗(yàn)證科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為無人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)，標(biāo)志著無人機(jī)在航空遙感載荷驗(yàn)證系統(tǒng)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。該系統(tǒng)的建成填補(bǔ)了我國載荷系統(tǒng)嚴(yán)格航空校飛質(zhì)量控制環(huán)節(jié)的缺失，綜合技術(shù)指標(biāo)處于國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先地位，開創(chuàng)了航空遙感的新局面。
國內(nèi)外的關(guān)注
科學(xué)試驗(yàn)的成功在業(yè)界產(chǎn)生巨大反響，科技主管部門和專家給予了高度評(píng)價(jià)，同時(shí)也受到國際同行的高度關(guān)注。科技部副部長曹健林兩次親臨試驗(yàn)現(xiàn)場指導(dǎo)工作，并即興作詞一首《臨江仙——記包頭無人機(jī)試驗(yàn)》，對(duì)由中國科學(xué)院光電研究院牽頭，聯(lián)合北京市信息技術(shù)研究所、北京航空航天大學(xué)、貴州貴航無人機(jī)有限責(zé)任公司、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所、中國科學(xué)院電子學(xué)研究所、北京師范大學(xué)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、北京大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所、中國兵器北方重工集團(tuán)公司（447廠）、中國電子科技集團(tuán)公司第五十二研究所、中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所等多家單位協(xié)作取得的成果給予了充分肯定。項(xiàng)目成果多次應(yīng)邀參加了“十一五”國家重大科技成就展等科技成就展，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)獲得了“十一五”國家科技計(jì)劃執(zhí)行優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)的光榮稱號(hào)，并以“中國無人機(jī)遙感領(lǐng)域取得標(biāo)志性進(jìn)展”為題入選由中國遙感應(yīng)用協(xié)會(huì)主辦的“2011年度中國遙感領(lǐng)域十大事件”。
“無人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)”項(xiàng)目研究工作的成功，打通了無人機(jī)民用遙感應(yīng)用的技術(shù)鏈，奠定了無人機(jī)規(guī)模化遙感應(yīng)用的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)將有望支撐我國遙感載荷驗(yàn)證業(yè)務(wù)，成為保障和提升我國對(duì)地觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和應(yīng)用效益不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施；此外，該成果還將帶動(dòng)我國無人機(jī)遙感技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，有效提升國家應(yīng)急響應(yīng)能力，對(duì)充分發(fā)揮對(duì)地觀測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重大作用，將產(chǎn)生重大和深遠(yuǎn)的影響。
?。ㄖ袊茖W(xué)院光電研究院對(duì)地觀測技術(shù)應(yīng)用研究部供稿）
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