項目概況
國民經(jīng)濟各行業(yè)對精確地理空間信息的迫切需求，促使對地觀測技術在國家信息化戰(zhàn)略發(fā)展中的重要作用日益突出，獲取高質(zhì)量對地觀測數(shù)據(jù)和信息產(chǎn)品成為我國對地觀測技術與應用發(fā)展的必然要求。
為此，2008年國家科技部在“十一五”期間地球觀測與導航技術領域部署了國家“863”計劃重點項目“無人機遙感載荷綜合驗證系統(tǒng)”，以解決我國對地觀測技術與應用快速發(fā)展中載荷航空飛行驗證環(huán)節(jié)缺失的問題。該項目旨在實現(xiàn)對天基遙感載荷嚴格驗證的常態(tài)化、低成本運行，提高對地觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和應用效益，并在國家應急響應和對地觀測基礎數(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和團隊協(xié)作，項目改造了兩架無人機系統(tǒng)（無人機A、B平臺與各自的地面測控系統(tǒng)），研制了兩套標準載荷系統(tǒng)（高光譜相機、大視場多光譜成像儀、光電穩(wěn)定平臺、全極化SAR系統(tǒng)、干涉SAR系統(tǒng)），建立了南北兩個驗證場，研發(fā)了數(shù)據(jù)處理與科學分析系統(tǒng)及驗證輔助支撐系統(tǒng)，建成了我國第一個高效性能的無人機遙感載荷綜合驗證系統(tǒng)。該系統(tǒng)在國際上首次實現(xiàn)了高分辨率高光譜相機、大視場寬覆蓋多光譜成像儀、干涉和極化合成孔徑雷達同平臺裝載作業(yè)，載荷重量不少于150公斤；可完成不短于10小時的巡航作業(yè)飛行，具備了從任務規(guī)劃、數(shù)據(jù)獲取與處理到載荷性能分析的綜合驗證能力，系統(tǒng)總體性能達到國際先進水平。
為了滿足不同體積、重量、功耗、接口要求的載荷飛行驗證任務對平臺通用性的要求，項目優(yōu)化改造了無人機遙感載荷艙，攻克了無人機寬范圍高品質(zhì)供電、遙感載荷通用開放式接口適配、抗惡劣環(huán)境機載大容量存儲以及通用飛行與載荷綜合控制等關鍵技術，第一次在我國中型無人機上實現(xiàn)了多類型載荷同平臺通用適配裝載、同時開機獲取數(shù)據(jù)的飛行驗證能力。
為了獲得高質(zhì)量的驗證數(shù)據(jù)，項目研發(fā)了高精度光電穩(wěn)定平臺，對飛機姿態(tài)變化進行有效補償，實現(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，項目研制了Offner凸光柵機載高光譜相機、離軸全反式大視場多光譜成像儀、高精度無人機載全極化SAR與干涉SAR載荷，用于檢驗載荷性能驗證結果的精確度。
項目還第一次系統(tǒng)性地建立了載荷綜合驗證指標體系，設計研制了配套的標準測試靶標，并建立了高度可靠的環(huán)境參數(shù)及目標特性測量系統(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。
四次科學試驗飛行
2010年11月到2011年9月，項目組先后在南北兩個驗證場開展了四次科學試驗飛行，分別是2010年11月的北方場A平臺光學載荷科學試驗飛行，2011年6月的南方場B平臺搭載高精度極化SAR科學試驗飛行，2011年7月的南方場B平臺搭載高精度光學載荷與高精度全極化SAR雙裝載科學試驗飛行，以及2011年9月的北方場A平臺兩架次超過10個小時、三種飛行高度、不同成像區(qū)域的光學載荷與高精度干涉SAR雙裝載科學試驗飛行?？茖W試驗飛行的圓滿完成，在我國民用領域首次實現(xiàn)了無人機同平臺裝載超過160公斤的光學和SAR等多類載荷、同時開機長航時數(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證科學試驗數(shù)據(jù)，為無人機遙感載荷綜合驗證系統(tǒng)業(yè)務化運行和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗、數(shù)據(jù)和技術參數(shù)，標志著無人機在航空遙感載荷驗證系統(tǒng)領域取得突破性進展。該系統(tǒng)的建成填補了我國載荷系統(tǒng)嚴格航空校飛質(zhì)量控制環(huán)節(jié)的缺失，綜合技術指標處于國際先進、國內(nèi)領先地位，開創(chuàng)了航空遙感的新局面。
國內(nèi)外的關注
科學試驗的成功在業(yè)界產(chǎn)生巨大反響，科技主管部門和專家給予了高度評價，同時也受到國際同行的高度關注?？萍疾扛辈块L曹健林兩次親臨試驗現(xiàn)場指導工作，并即興作詞一首《臨江仙——記包頭無人機試驗》，對由中國科學院光電研究院牽頭，聯(lián)合北京市信息技術研究所、北京航空航天大學、貴州貴航無人機有限責任公司、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所、中國科學院電子學研究所、北京師范大學、中國科學院地理科學與資源研究所、北京大學、中國電子科技集團公司第五十四研究所、中國兵器北方重工集團公司（447廠）、中國電子科技集團公司第五十二研究所、中國科學院安徽光學精密機械研究所等多家單位協(xié)作取得的成果給予了充分肯定。項目成果多次應邀參加了“十一五”國家重大科技成就展等科技成就展，項目團隊獲得了“十一五”國家科技計劃執(zhí)行優(yōu)秀團隊的光榮稱號，并以“中國無人機遙感領域取得標志性進展”為題入選由中國遙感應用協(xié)會主辦的“2011年度中國遙感領域十大事件”。
“無人機遙感載荷綜合驗證系統(tǒng)”項目研究工作的成功，打通了無人機民用遙感應用的技術鏈，奠定了無人機規(guī)?；b感應用的基礎。該系統(tǒng)將有望支撐我國遙感載荷驗證業(yè)務，成為保障和提升我國對地觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和應用效益不可或缺的基礎設施；此外，該成果還將帶動我國無人機遙感技術與應用的發(fā)展，有效提升國家應急響應能力，對充分發(fā)揮對地觀測技術在國民經(jīng)濟建設中的重大作用，將產(chǎn)生重大和深遠的影響。
（中國科學院光電研究院對地觀測技術應用研究部供稿）
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