項目概況
國民經濟各行業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略發展中的重要作用日益突出，獲取高質量對地觀測數據和信息產品成為我國對地觀測技術與應用發展的必然要求。
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”，以解決我國對地觀測技術與應用快速發展中載荷航空飛行驗證環節缺失的問題。該項目旨在實現對天基遙感載荷嚴格驗證的常態化、低成本運行，提高對地觀測數據質量和應用效益，并在國家應急響應和對地觀測基礎數據獲取等方面發揮重要作用。
經過三年多的刻苦攻關和團隊協作，項目改造了兩架無人機系統（無人機A、B平臺與各自的地面測控系統），研制了兩套標準載荷系統（高光譜相機、大視場多光譜成像儀、光電穩定平臺、全極化SAR系統、干涉SAR系統），建立了南北兩個驗證場，研發了數據處理與科學分析系統及驗證輔助支撐系統，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。該系統在國際上首次實現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，載荷重量不少于150公斤；可完成不短于10小時的巡航作業飛行，具備了從任務規劃、數據獲取與處理到載荷性能分析的綜合驗證能力，系統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，項目優化改造了無人機遙感載荷艙，攻克了無人機寬范圍高品質供電、遙感載荷通用開放式接口適配、抗惡劣環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了多類型載荷同平臺通用適配裝載、同時開機獲取數據的飛行驗證能力。
為了獲得高質量的驗證數據，項目研發了高精度光電穩定平臺，對飛機姿態變化進行有效補償，實現了線陣數據與POS數據、面陣數據的高精度聯合處理，以解決航空遙感領域單線陣數據高質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境參數及目標特性測量系統，為載荷性能與數據質量檢測提供了高精度的數據源保障。
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、不同成像區域的光學載荷與高精度干涉SAR雙裝載科學試驗飛行。科學試驗飛行的圓滿完成，在我國民用領域首次實現了無人機同平臺裝載超過160公斤的光學和SAR等多類載荷、同時開機長航時數據獲取、地面控制雙站接力的創舉，成功獲取了大量綜合驗證科學試驗數據，為無人機遙感載荷綜合驗證系統業務化運行和產業化發展積累了寶貴的經驗、數據和技術參數，標志著無人機在航空遙感載荷驗證系統領域取得突破性進展。該系統的建成填補了我國載荷系統嚴格航空校飛質量控制環節的缺失，綜合技術指標處于國際先進、國內領先地位，開創了航空遙感的新局面。
國內外的關注
科學試驗的成功在業界產生巨大反響，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。科技部副部長曹健林兩次親臨試驗現場指導工作，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”國家科技計劃執行優秀團隊的光榮稱號，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”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，奠定了無人機規模化遙感應用的基礎。該系統將有望支撐我國遙感載荷驗證業務，成為保障和提升我國對地觀測數據質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展，有效提升國家應急響應能力，對充分發揮對地觀測技術在國民經濟建設中的重大作用，將產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）
?