紫外遙感光譜儀地檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔣 雪，侯 漢，馬慶軍，林冠宇

(中國(guó)科學(xué)院 長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，長(zhǎng)春 130033)

0 引言

紫外遙感光譜儀是搭載在風(fēng)云系列衛(wèi)星上的探測(cè)儀器[1-3]，通過兩個(gè)紫外波段和一個(gè)可見光波段通道[4-6]，觀測(cè)大氣臭氧、甲醛、氣溶膠等微量氣體的分布情況，獲得的光譜信息對(duì)于農(nóng)業(yè)、氣候、軍事等方面的發(fā)展具有重要意義[7-8]。在發(fā)射前，為了在地面能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)儀器的性能和功能充分驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了紫外遙感光譜儀的地面檢測(cè)系統(tǒng)[9-10]。地面檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)含兩個(gè)軟件：控制軟件和快視軟件?？刂栖浖墓δ苁桥c光譜儀的成像單機(jī)通訊，控制成像單機(jī)工作，測(cè)試成像單機(jī)的功能；快視軟件的功能是接收成像單機(jī)或光譜儀整機(jī)的遙感數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)解析并顯示曲線或圖像，實(shí)時(shí)處理遙感數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)光譜儀的性能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

紫外遙感光譜儀由成像單機(jī)和主控單機(jī)這兩個(gè)單機(jī)組成。成像單機(jī)內(nèi)含三個(gè)獨(dú)立的探測(cè)通道，其中一個(gè)通道觀測(cè)可見光波段，另兩個(gè)通道觀測(cè)紫外波段。三個(gè)探測(cè)通道的電子學(xué)設(shè)計(jì)相同，并且相互獨(dú)立，各自都有獨(dú)立的通訊通道與主控單機(jī)通訊，也有獨(dú)立的數(shù)傳通道向主控單機(jī)下傳遙感數(shù)據(jù)。成像單機(jī)的探測(cè)模式由主控單機(jī)控制執(zhí)行。主控單機(jī)可控制成像單機(jī)的三個(gè)探測(cè)通道同時(shí)工作或單獨(dú)工作，并接收其產(chǎn)生的遙感數(shù)據(jù)[11]。

主控單機(jī)與成像單機(jī)的探測(cè)通道之間采用異步422的方式通訊，主控單機(jī)作為主，向探測(cè)通道發(fā)送命令幀，探測(cè)通道作為從，收到命令幀后向主控單機(jī)發(fā)送返參幀[12-13]。

如圖1所示，成像單機(jī)的三個(gè)探測(cè)通道產(chǎn)生的遙感數(shù)據(jù)分別通過各自的同步422數(shù)傳接口以3 Mbps的碼速率發(fā)送給主控單機(jī)，主控單機(jī)將三個(gè)探測(cè)通道的遙感數(shù)據(jù)列隊(duì)后，通過一個(gè)同步422數(shù)傳接口以3 Mbps的碼速率發(fā)送給衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)將紫外遙感光譜儀的遙感數(shù)據(jù)發(fā)送給地面接收站[14]。

圖1 紫外遙感光譜儀數(shù)據(jù)流向圖

為了在地面測(cè)試紫外遙感光譜儀的功能和性能，設(shè)計(jì)了地面檢測(cè)系統(tǒng)[15]。地面檢測(cè)系統(tǒng)由異步422控制軟件、同步422快視軟件兩個(gè)軟件，一塊自主研發(fā)的具有通訊和數(shù)傳功能的板卡和一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)組成，地面檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，異步422控制軟件用于測(cè)試光譜儀的功能實(shí)現(xiàn)情況；同步422快視軟件用于接收解析遙感數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)光譜儀的性能。

圖2 地面檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

紫外遙感光譜儀地面檢測(cè)系統(tǒng)在硬件上由一塊自主研發(fā)的通訊數(shù)傳板卡和一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)組成。通訊數(shù)傳板卡具有三組異步422通訊收發(fā)接口和三組同步422數(shù)據(jù)接收接口。三組異步422通訊收發(fā)接口，用于分別與成像單機(jī)的三個(gè)探測(cè)通道通訊；三組同步422數(shù)據(jù)接收接口，用于分別接收成像單機(jī)的三個(gè)探測(cè)通道產(chǎn)生的遙感數(shù)據(jù)。每路異步422通訊接口需要一根數(shù)據(jù)接收線和一根數(shù)據(jù)發(fā)送線。每路同步422數(shù)據(jù)接收接口需要一根數(shù)據(jù)接收線和一根時(shí)鐘接收線。由于同步數(shù)傳接口只用于下傳光譜儀的遙感數(shù)據(jù)，所以只需要接收接口不需要發(fā)送接口[15-16]。板卡與光譜儀通過一根SCSI-68轉(zhuǎn)J14A-26ZJB的轉(zhuǎn)接線連接。通訊數(shù)傳板卡的原理如圖3所示。

圖3 通訊數(shù)傳板卡原理圖

通訊數(shù)傳板卡在設(shè)計(jì)時(shí)使用了隔離電源。使用的PCI接口總線為32 bit/33 MHz總線。選用的差動(dòng)線路接收器是四路的AM26C32，選用的是差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器是四路的AM26C31，用于同步和異步422電平轉(zhuǎn)換。選用的FPGA是spartan-6系列的XC6SLX25，主頻率為50 MHz。最終實(shí)現(xiàn)的板卡的單通道碼速率最高可支持10 Mbps，滿足了同步422數(shù)傳要求的3 Mbps碼速率，也滿足了異步422通訊要求的115 200 bps波特率需求。此外，異步422的波特率可配置，支持常用波特率，并且具有波特率微調(diào)功能；數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位均可配置。同步422可接收的時(shí)鐘信號(hào)的占空比為0.45～0.55，時(shí)鐘上升沿對(duì)齊碼字跳變沿，有數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)鐘，無數(shù)據(jù)時(shí)無時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)為低電平。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

紫外遙感光譜儀地面檢測(cè)系統(tǒng)在軟件上由異步422控制軟件和同步422快視軟件組成。兩個(gè)軟件均是在QT平臺(tái)使用C語言開發(fā)，基于多線程的思想實(shí)現(xiàn)[17-18]。

3.1 異步422控制軟件

異步422控制軟件的主要功能是，模仿主控單機(jī)與成像單機(jī)的探測(cè)通道通訊，向探測(cè)通道發(fā)送命令幀，接收儲(chǔ)存解析探測(cè)通道發(fā)送的返參幀，判斷通訊狀態(tài)，并對(duì)返參幀中的重要參數(shù)實(shí)時(shí)繪制曲線。

由于光譜儀成像單機(jī)的探測(cè)通道有三個(gè)，為滿足三個(gè)探測(cè)通道同時(shí)或單獨(dú)工作的多種情況的測(cè)試，異步422控制軟件可以通過在界面配置，同時(shí)與三個(gè)或其中任意兩個(gè)或一個(gè)探測(cè)通道通訊。成像單機(jī)與主控單機(jī)之間的異步422通訊幀有兩種類型：周期參數(shù)幀和即時(shí)命令幀。周期參數(shù)幀的通訊周期為500 ms，用于循環(huán)給探測(cè)通道更新時(shí)間、軌道等信息，同時(shí)主控單機(jī)可通過返參幀持續(xù)獲取探測(cè)通道當(dāng)前的電壓、電流、溫度等狀態(tài)。即時(shí)命令幀的作用是控制探測(cè)通道執(zhí)行成像開始、成像停止、制冷等功能?？刂栖浖耐ㄓ崟r(shí)序如圖4所示。所有要送給探測(cè)通道的周期參數(shù)幀或即時(shí)命令幀的內(nèi)容，均在異步422控制軟件的界面可輸入[19]。

圖4 控制軟件通訊時(shí)序圖

為了在使用過程中，方便快捷地判斷通訊幀的發(fā)送和接收情況，軟件界面實(shí)時(shí)顯示正在發(fā)送和接收的通訊幀，并且實(shí)時(shí)判斷返參幀的完整性，實(shí)時(shí)解析顯示返參幀中的發(fā)送狀態(tài)，以便及時(shí)判讀通訊幀的發(fā)送和接收情況，對(duì)通訊狀態(tài)異常的通訊幀及時(shí)分析處理[20]。

返參幀內(nèi)包含了探測(cè)頭部的狀態(tài)參數(shù)：數(shù)字5 V電壓、模擬5 V電壓、探測(cè)器溫度、制冷電流、制冷電壓等。異步422控制軟件通過周期幀，持續(xù)獲得探測(cè)頭部的狀態(tài)，并對(duì)這些狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)繪制曲線，觀察三個(gè)探測(cè)通道的狀態(tài)變化情況。

在光譜儀研制過程中，為了便于復(fù)查問題，異步422控制軟件自動(dòng)儲(chǔ)存已發(fā)送和已接收的通訊幀原碼，并對(duì)返參幀中的重要參數(shù)解析存儲(chǔ)，提供數(shù)據(jù)分析效率。為了保證異步422控制軟件運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可靠，軟件在設(shè)計(jì)時(shí)，使用了兩個(gè)線程：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程和數(shù)據(jù)處理線程，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程的優(yōu)先級(jí)高于數(shù)據(jù)處理線程[21]。

3.2 同步422快視軟件

同步422快視軟件主要功能是接收存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)處理光譜儀的遙感數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示光譜曲線或圖像。為了保證快視軟件在處理數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)行流暢，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)準(zhǔn)確可靠不丟失，設(shè)計(jì)時(shí)軟件通過三個(gè)線程實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程、界面顯示線程和數(shù)據(jù)處理線程。其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程優(yōu)先級(jí)最高。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)，為了使快視軟件適用于光譜儀內(nèi)部的單機(jī)間、光譜儀與衛(wèi)星數(shù)管之間、衛(wèi)星數(shù)管與地面接收站之間，快視軟件設(shè)計(jì)了同步422接口接收功能和網(wǎng)絡(luò)接口接收功能。當(dāng)使用同步422快視軟件直接接收三個(gè)探測(cè)通道的遙感數(shù)據(jù)時(shí)，由于每個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸速率為3 Mbps，當(dāng)三個(gè)通道的遙感數(shù)據(jù)同時(shí)下傳時(shí)，傳輸瞬時(shí)速率將達(dá)到9 Mbps，單獨(dú)使用一個(gè)線程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)，可以保證遙感數(shù)據(jù)接收的可靠性。界面顯示線程主要實(shí)現(xiàn)的是將遙感包中的包序號(hào)、時(shí)間、位置等參數(shù)信息顯示到界面的輔助數(shù)據(jù)列表控件中，將遙感包中的光譜信息繪制成曲線顯示到界面或?qū)⑦b感包中的圖像信息繪制成圖像顯示到界面。同步422快視軟件還對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，偽彩色、位段、拉伸、暗背景去除、時(shí)變線、行曲線、列曲線、高斯擬合等等，數(shù)據(jù)處理線程的功能就是對(duì)遙感包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行上述處理。同步422快視軟件對(duì)于上述功能的執(zhí)行流程如圖5所示。其中，虛線框是需通過軟件界面選擇才執(zhí)行的功能，實(shí)線框是快視軟件啟動(dòng)后一定會(huì)執(zhí)行的功能。

圖5 快視軟件實(shí)現(xiàn)流程圖

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)接口接收

為了能夠在地面整星測(cè)試和在軌時(shí)從衛(wèi)星數(shù)管接收遙感數(shù)據(jù)，同步422快視軟件除可以從同步422接口接收數(shù)據(jù)外，還設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)接口接收功能。通過與服務(wù)器之間建立應(yīng)答形式的連接，接收經(jīng)衛(wèi)星數(shù)管下傳的遙感數(shù)據(jù)。服務(wù)器IP地址、客戶端IP地址和端口號(hào)，均可通過配置文件配置。

快視軟件與服務(wù)器之間的通信流程如圖6所示。

圖6 網(wǎng)絡(luò)連接通信流程

首先，快視軟件向數(shù)傳服務(wù)器發(fā)送登錄請(qǐng)求。然后，數(shù)傳服務(wù)器向快視軟件返回確認(rèn)信息。然后，快視軟件向數(shù)傳服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)申請(qǐng)請(qǐng)求，數(shù)傳服務(wù)器向快視軟件發(fā)送數(shù)據(jù)申請(qǐng)確認(rèn)信息。此時(shí)，快視軟件成功與數(shù)傳服務(wù)器建立了連接，當(dāng)數(shù)傳服務(wù)器有遙感數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)時(shí)向快視軟件發(fā)送遙感數(shù)據(jù)，快視軟件實(shí)時(shí)接收存儲(chǔ)解析顯示。最后，當(dāng)快視軟件想結(jié)束網(wǎng)絡(luò)接收時(shí)，向數(shù)傳服務(wù)器發(fā)送退出申請(qǐng)，然后，退出即可。

3.2.2 自動(dòng)移除多余比特位

光譜儀的遙感數(shù)據(jù)傳輸采樣的是同步422的方式。在譜儀上下電時(shí)，由于電壓的變化，這種傳輸方式可能會(huì)導(dǎo)致軟件識(shí)別到多余的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)并非是遙感包的內(nèi)容，并且這種數(shù)據(jù)的值完全隨機(jī)，會(huì)以比特的形式產(chǎn)生。即使是快視軟件的網(wǎng)絡(luò)接口接收，由于數(shù)據(jù)在光譜儀內(nèi)部和光譜儀與衛(wèi)星數(shù)管之間仍然是由同步422方式傳輸?shù)?。所以，網(wǎng)絡(luò)接口接收時(shí)，這種多余比特?cái)?shù)據(jù)的情況也仍然存在?？煲曑浖O(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于從同步422接口或網(wǎng)絡(luò)接口接收的數(shù)據(jù)，均具有自動(dòng)去除多余比特?cái)?shù)據(jù)，準(zhǔn)確識(shí)別遙感包的功能。

紫外遙感光譜儀的遙感包有兩種格式：光譜數(shù)據(jù)遙感包和圖像數(shù)據(jù)遙感包。每種遙感包的格式不完全相同，但具有相同的基本格式，如表1所示。

表1 遙感包格式

快視軟件在接收遙感數(shù)據(jù)的過程中，將接收到的數(shù)據(jù)按照比特移位，判斷其是否為遙感包的包標(biāo)識(shí)。當(dāng)科學(xué)數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)中出現(xiàn)與包標(biāo)識(shí)相同的數(shù)據(jù)，快視軟件為避免將其誤判為遙感包的包標(biāo)識(shí)，識(shí)別時(shí)將以輔助數(shù)據(jù)同步頭、科學(xué)數(shù)據(jù)同步頭、遙感包結(jié)束標(biāo)識(shí)為標(biāo)志字，成段緩存遙感數(shù)據(jù)，多個(gè)標(biāo)志字聯(lián)合判定，即，當(dāng)指定長(zhǎng)度數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)為輔助數(shù)據(jù)同步頭或科學(xué)數(shù)據(jù)同步頭或遙感包結(jié)束標(biāo)識(shí)，才確認(rèn)為一個(gè)完整遙感包，然后再對(duì)遙感數(shù)據(jù)解析處理。

紫外遙感光譜儀內(nèi)含三個(gè)探測(cè)通道，每個(gè)通道都會(huì)產(chǎn)生上述兩種格式的遙感包，為了區(qū)分探測(cè)通道與包類型，六種遙感包的包標(biāo)識(shí)均不同，快視軟件可根據(jù)遙感包的包標(biāo)識(shí)判別遙感包所屬通道和類型，用于界面指定位置顯示和解析。6種遙感包的包標(biāo)識(shí)如表2所示。

光譜儀的探測(cè)模式有兩種：光譜模式和圖像模式。光譜模式時(shí)，探測(cè)通道每拍攝一幅圖像將下傳一個(gè)光譜數(shù)據(jù)遙感包。每個(gè)光譜數(shù)據(jù)遙感包內(nèi)包含拍攝時(shí)刻的狀態(tài)參數(shù)和將圖像合并后的光譜數(shù)據(jù)，可繪制一條光譜曲線；圖像模式時(shí)，探測(cè)通道每拍攝一幅圖像，將下傳N個(gè)圖像數(shù)據(jù)遙感包，每個(gè)圖像數(shù)據(jù)遙感包內(nèi)包含拍攝時(shí)刻的狀態(tài)參數(shù)和圖像的一行數(shù)據(jù)。拍攝一幅行數(shù)為N的圖像，將產(chǎn)生N個(gè)圖像數(shù)據(jù)遙感包，提取每個(gè)圖像數(shù)據(jù)遙感包中的圖像數(shù)據(jù)可繪制一幅行數(shù)為N的圖像。紫外遙感光譜儀使用的探測(cè)器像面的大小是2 048*2 048，由于光路上不同擋光板的狹縫不同，光源在探測(cè)器上成像的大小和位置也不同，為了節(jié)省數(shù)據(jù)量，圖像在下傳時(shí)，只下傳被照射到的位置上的有效圖像數(shù)據(jù)。具體的成像位置和區(qū)域大小均可以通過異步422控制軟件控制。圖像行數(shù)最多是2 048，例如此時(shí)拍攝一幅圖像，探測(cè)通道將按序下傳第1行至第2048行圖像的圖像數(shù)據(jù)遙感包，2 048個(gè)遙感包內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)可繪制成一幅行數(shù)為2 048的完整圖像。

表2 遙感包類型

3.2.3 光譜數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理

快視軟件接收光譜數(shù)據(jù)遙感包時(shí)，將遙感包內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)提取出來，繪制成曲線顯示在界面中。為了便于及時(shí)判讀出光譜的響應(yīng)情況，快視軟件對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)處理，顯示當(dāng)前光譜曲線的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、強(qiáng)度最大值、強(qiáng)度最小值。

平均值公式：

(1)

其中：xi為光譜數(shù)據(jù)，i為光譜數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)偏差公式：

(2)

計(jì)算強(qiáng)度最大值和強(qiáng)度最小值采用的是循環(huán)比較法。快視軟件在接收數(shù)據(jù)時(shí)，將需要顯示到界面上的光譜數(shù)據(jù)另存一個(gè)數(shù)組，顯示時(shí)提取此數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制曲線。所以，此數(shù)組即對(duì)應(yīng)當(dāng)前界面顯示的光譜曲線，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理也是訪問該數(shù)組，對(duì)數(shù)組里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。

3.2.4 光譜曲線高斯擬合

在分析光譜數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)光譜曲線高斯擬合，傳統(tǒng)方式是將光譜數(shù)據(jù)提取出來，用Matlab對(duì)其進(jìn)行高斯擬合。為提高數(shù)據(jù)分析的效率，快視軟件設(shè)計(jì)了高斯擬合功能，一次光譜數(shù)據(jù)接收完成后，可直接選擇對(duì)其進(jìn)行高斯擬合，大大節(jié)省了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間。通過軟件界面選擇要進(jìn)行高斯擬合的曲線，選擇曲線中要進(jìn)行擬合的曲線段，快視軟件將此段數(shù)據(jù)保存至數(shù)組，對(duì)其進(jìn)行高斯擬合計(jì)算。

高斯擬合公式：

y=X1+X2×l-1/2(x-X3/X4)2

(3)

圖7 高斯擬合曲線圖

3.2.5 圖像暗背景去除

由于探測(cè)器本身具有一定噪聲，在研制過程中為了可以更準(zhǔn)確地觀察標(biāo)準(zhǔn)光源的響應(yīng)，想要將拍攝標(biāo)準(zhǔn)光源得到的圖像去除掉探測(cè)器本身的影響。光譜儀在無光情況下拍攝，即可得到探測(cè)器本身的噪聲響應(yīng)。將標(biāo)準(zhǔn)光源下得到的圖像與暗背景下得到的圖像相減，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像暗背景去除。為了保證暗背景去除的可靠性，實(shí)際是在無光情況下，拍攝多幀，快視軟件將對(duì)這多幀圖像在相同位置上的像素值取平均，最終得到一幀圖像數(shù)據(jù)，即為暗背景圖像，并將其緩存。后續(xù)對(duì)于需要進(jìn)行暗背景去除的圖像，可以選擇將其與事先計(jì)算好的暗背景圖像做差，即可得到去除暗背景的圖像。暗背景圖像可以通過實(shí)時(shí)拍攝獲取，也可通過回放以往數(shù)據(jù)獲取，設(shè)置靈活，適用于使用同一暗背景的對(duì)比試驗(yàn)，也適用于去除當(dāng)前環(huán)境暗背景的試驗(yàn)。

3.2.6 圖像偽彩色映射

紫外遙感光譜儀使用的探測(cè)器是14位比特量化，快視軟件將每個(gè)像元按照像素值采用位段或拉伸的方式顯示出來，顯示出的圖像是黑白的。為了更加直觀高效地判讀圖像的細(xì)節(jié)，提高裝調(diào)和定標(biāo)的效率，快視軟件設(shè)計(jì)了圖像偽彩色功能，將黑白圖像實(shí)時(shí)映射成彩色的。偽彩色映射效果有：gray、pink、hot、hsv、jet等，默認(rèn)為gray項(xiàng)，即原始的灰度圖。每種映射效果都對(duì)應(yīng)一種計(jì)算方法，將原始的像素值通過計(jì)算映射到一個(gè)指定的RGB顏色，然后顯示出來。同一幅圖像在各種映射效果下的圖像如圖8所示，可見圖像在不同映射下的邊緣或峰值效果相比灰度圖更明顯。

圖8 圖像偽彩色效果圖

3.2.7 時(shí)變線

在測(cè)試過程中，受位置、光源、溫度等因素的影響，圖像會(huì)有微小的變化，為了定量的觀察圖像某一行、某一列或某一點(diǎn)的微小變化情況，通常需要對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的像素值對(duì)比分析。因此，快視軟件設(shè)計(jì)了時(shí)變線的功能，可以實(shí)時(shí)繪制某一行、某一列的曲線，或者對(duì)某一點(diǎn)繪制其隨時(shí)間變化的曲線。在拍攝多幀的情況下，通過某一行的行曲線、某一列的列曲線或某點(diǎn)的時(shí)變線，可以很容易地觀察到該行或列或點(diǎn)隨位置或溫度等的微小變化情況，對(duì)分析圖像具有重要意義。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在成像單機(jī)的裝調(diào)、定標(biāo)和熱真空等環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，使用地檢系統(tǒng)的異步422控制軟件控制成像單機(jī)工作，同步422快視軟件接收成像單機(jī)三個(gè)探測(cè)通道的探測(cè)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)儲(chǔ)存解析處理顯示，測(cè)試環(huán)境原理如圖9所示。

圖9 成像單機(jī)測(cè)試環(huán)境原理圖

在光譜儀整機(jī)環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，使用地檢系統(tǒng)的同步422快視軟件接收電控單機(jī)輸出的遙感數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)解析和顯示，測(cè)試環(huán)境原理如圖10所示。

圖10 整機(jī)測(cè)試環(huán)境原理圖

在整星實(shí)驗(yàn)中，使用地檢系統(tǒng)的同步422快視軟件接收衛(wèi)星數(shù)管平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的遙感數(shù)據(jù)，測(cè)試環(huán)境原理如圖11所示。

圖11 整星測(cè)試環(huán)境原理圖

在上述三種環(huán)境的測(cè)試中，異步422控制軟件和同步422快視軟件均運(yùn)行穩(wěn)定流暢不卡頓。多次大型環(huán)境實(shí)驗(yàn)和整星測(cè)試可以驗(yàn)證，異步422控制軟件可以有效的執(zhí)行對(duì)探測(cè)通道的控制功能，并且對(duì)重要參數(shù)實(shí)時(shí)繪制曲線；同步422快視軟件，網(wǎng)絡(luò)接口和同步422接口都可以穩(wěn)定地接收識(shí)別遙感數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，并且可以實(shí)時(shí)解析和顯示，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，整星測(cè)試時(shí)快視軟件解析的光譜曲線和圖像如圖12和圖13所示。

圖12 整星測(cè)試光譜曲線

圖13 整星測(cè)試圖像

5 結(jié)束語

紫外遙感光譜儀地檢系統(tǒng)對(duì)紫外遙感光譜儀的研制和檢驗(yàn)具有重要作用。紫外遙感光譜儀地檢子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)適用于實(shí)際需求的多種測(cè)試條件，滿足對(duì)光譜儀單機(jī)、整機(jī)、整星的測(cè)試要求。通過多次試驗(yàn)可以驗(yàn)證，紫外遙感光譜儀地檢系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定流暢，不僅具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收存儲(chǔ)解析顯示的功能，還可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯擬合、偽彩色處理、暗背景去除、實(shí)時(shí)繪制時(shí)變線，對(duì)提高光譜儀的研制效率起到重要作用。