CN106020235A - 一种森林防护用无人机协作系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种森林防护用无人机协作系统，包括无人主机、无人辅机及固定基站；无人主机包括中央处理器及与中央处理器相互连接的航拍系统、主飞控系统、主火焰传感器、主烟雾传感器、主定位导航系统、主无线通讯模块；无人辅机包括微处理器及与微处理器相互连接的副飞控系统、副火焰传感器、副烟雾传感器、副定位导航系统、副无线通讯模块；固定基站包括数据收发模块、数据处理模块、数据存储模块、远程控制模块。本发明通过无人主机与无人辅机的协作配合运用，由无人辅机进行高空快速巡检，发现可能的火情后由无人主机进行低空确认并进行航拍，及时同时消防中心并发送实时火情状况，极大的提高了灭火效率，减少森林资源的烧毁。
Description
技术领域
本发明属于无人机领域，尤其涉及一种森林防护用无人机协作系统。
背景技术
森林无疑是非常宝贵的自然资源，特别是随着人类对自然界的不断侵蚀，导致森林面积急剧降低，因此保护森林已经成为了环境保护非常重要的一个环节。当前保护森林除了要防止滥砍滥伐之外，森林防火也非常重要。当前森林防火主要是靠人工巡查、监视的方式，不仅效率非常低，且监控效果并不好，只有在发生较大火情后才能发现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种森林防护用无人机协作系统，能够及时发现森林火情并进行遏制。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种森林防护用无人机协作系统，包括无人主机、无人辅机及固定基站；
所述无人主机包括中央处理器及与中央处理器相互连接的航拍系统、主飞控系统、主火焰传感器、主烟雾传感器、主定位导航系统、主无线通讯模块；
其中，所述航拍系统包括与中央处理器相互连接的摄像控制系统及摄像机，所述摄像控制系统用于接收来自中央处理器的航拍控制信号，并控制所述摄像机进行高空拍摄；
所述主飞控系统用于接收来自中央处理器的飞行控制信号，并将无人主机的实时飞行信息反馈至中央处理器；
所述主火焰传感器用于检测森林树木燃烧产生的红外线并形成火焰传感信号，然后将火焰传感信号发送至中央处理器；
所述主烟雾传感器用于检测森林树木燃烧产生的烟雾并形成烟雾传感信号，然后将烟雾传感信号发送至中央处理器；
所述主定位导航系统用于收集无人主机的位置信息并设定预定轨迹进行定位导航，然后将实时位置信息及预定轨迹信息发送至中央处理器；
所述主无线通讯模块用于接收来自中央处理器的通讯信号，并分别与中央处理器、无人辅机、固定基站进行双向通信连接；
所述无人辅机包括微处理器及与微处理器相互连接的副飞控系统、副火焰传感器、副烟雾传感器、副定位导航系统、副无线通讯模块；
其中，所述副飞控系统用于接收来自微处理器的第一飞行控制信号，并将无人副机的第一飞行信息反馈至微处理器；
所述副火焰传感器用于检测森林树木燃烧产生的红外线并形成第一火焰传感信号，然后将第一火焰传感信号发送至微处理器；
所述副烟雾传感器用于检测森林树木燃烧产生的烟雾并形成第一烟雾传感信号，然后将第一烟雾传感信号发送至微处理器；
所述副定位导航系统用于收集无人副机的位置信息并设定预定轨迹进行定位导航，然后形成第一位置信息及第一预定轨迹信息发送至微处理器；
所述副无线通讯模块用于接收来自微处理器的第一通讯信号，并分别与微处理器、主无线通讯模块、固定基站进行双向通信连接；
所述固定基站包括数据收发模块、数据处理模块、数据存储模块、远程控制模块；
其中，所述数据收发模块用于接收主无线通讯模块的通讯信号和副无线通讯模块的第一通讯信号并形成终端数据信息，然后将终端数据信息发送至数据处理模块；
所述数据处理模块用于对接收到的终端数据信息进行处理并形成终端处理信息，然后寄存至数据存储模块；
所述远程控制模块用于对数据处理模块进行远程控制并实时调取数据存储模块中的终端处理信息；
所述无人辅机按照螺旋线轨迹由内之外进行高空飞行，所述无人主机按照螺旋线轨迹由外至内进行低空飞行；
当微处理器接收副火焰传感器的第一火焰传感信号及副烟雾传感器的第一烟雾传感信号后，所述微处理器根据来自副定位导航系统的第一位置信息及第一预定轨迹信息，形成第一通讯信号并发送至副无线通讯模块；
所述副无线通讯模块接收到第一通讯信号后将第一通讯信号同时发送至主无线通讯模块和数据收发模块，所述主无线通讯模块接收到第一通讯信号后将第一通讯信号反馈至中央处理器，所述中央处理器对第一通讯信号进行处理后确定无人辅机所在位置，并发送飞行控制信号至主飞控系统，通过主定位导航系统反馈的实时位置信息及预定轨迹信息控制无人主机至无人辅机所在位置；
当无人主机到达所在位置后，所述中央处理器根据来自主定位导航系统实时位置信息及预定轨迹信息发送航拍控制信号至航拍系统，并控制所述摄像机进行高空拍摄，然后通过主无线通讯模块将拍摄信息发送至数据收发模块；
所述数据收发模块接收到来自主无线通讯模块的拍摄信息后传送至数据处理模块，所述数据处理模块将拍摄信息发送至数据存储模块进行临时存储，所述远程控制模块发送远程控制信号至数据处理模块，并通过数据收发模块与消防中心进行通讯连接，并从数据存储模块中调取拍摄信息打包发送至消防中心。
进一步地，所述无人辅机飞行高度控制在200～300m，飞行速度控制在50～100m/s，所述无人主机飞行高度控制在100～200m，飞行速度控制在30～50m/s。
进一步地，所述副火焰传感器灵敏度高于主火焰传感器灵敏度，所述副烟雾传感器灵敏度高于主烟雾传感器。
本发明的有益效果是：
本发明通过无人主机与无人辅机的协作配合运用，由无人辅机进行高空快速巡检，发现可能的火情后由无人主机进行低空确认并进行航拍，及时同时消防中心并发送实时火情状况，极大的提高了灭火效率，进行更好的火灾救援，减少森林资源的烧毁。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示的一种森林防护用无人机协作系统，包括无人主机、无人辅机及固定基站；
无人主机包括中央处理器及与中央处理器相互连接的航拍系统、主飞控系统、主火焰传感器、主烟雾传感器、主定位导航系统、主无线通讯模块；
其中，航拍系统包括与中央处理器相互连接的摄像控制系统及摄像机，摄像控制系统用于接收来自中央处理器的航拍控制信号，并控制摄像机进行高空拍摄；
主飞控系统用于接收来自中央处理器的飞行控制信号，并将无人主机的实时飞行信息反馈至中央处理器；
主火焰传感器用于检测森林树木燃烧产生的红外线并形成火焰传感信号，然后将火焰传感信号发送至中央处理器；
主烟雾传感器用于检测森林树木燃烧产生的烟雾并形成烟雾传感信号，然后将烟雾传感信号发送至中央处理器；
主定位导航系统用于收集无人主机的位置信息并设定预定轨迹进行定位导航，然后将实时位置信息及预定轨迹信息发送至中央处理器；
主无线通讯模块用于接收来自中央处理器的通讯信号，并分别与中央处理器、无人辅机、固定基站进行双向通信连接；
无人辅机包括微处理器及与微处理器相互连接的副飞控系统、副火焰传感器、副烟雾传感器、副定位导航系统、副无线通讯模块；
其中，副飞控系统用于接收来自微处理器的第一飞行控制信号，并将无人副机的第一飞行信息反馈至微处理器；
副火焰传感器用于检测森林树木燃烧产生的红外线并形成第一火焰传感信号，然后将第一火焰传感信号发送至微处理器；
副烟雾传感器用于检测森林树木燃烧产生的烟雾并形成第一烟雾传感信号，然后将第一烟雾传感信号发送至微处理器；
副定位导航系统用于收集无人副机的位置信息并设定预定轨迹进行定位导航，然后形成第一位置信息及第一预定轨迹信息发送至微处理器；
副无线通讯模块用于接收来自微处理器的第一通讯信号，并分别与微处理器、主无线通讯模块、固定基站进行双向通信连接；
固定基站包括数据收发模块、数据处理模块、数据存储模块、远程控制模块；
其中，数据收发模块用于接收主无线通讯模块的通讯信号和副无线通讯模块的第一通讯信号并形成终端数据信息，然后将终端数据信息发送至数据处理模块；
数据处理模块用于对接收到的终端数据信息进行处理并形成终端处理信息，然后寄存至数据存储模块；
远程控制模块用于对数据处理模块进行远程控制并实时调取数据存储模块中的终端处理信息；
无人辅机按照螺旋线轨迹由内之外进行高空飞行，无人主机按照螺旋线轨迹由外至内进行低空飞行；
当微处理器接收副火焰传感器的第一火焰传感信号及副烟雾传感器的第一烟雾传感信号后，微处理器根据来自副定位导航系统的第一位置信息及第一预定轨迹信息，形成第一通讯信号并发送至副无线通讯模块；
副无线通讯模块接收到第一通讯信号后将第一通讯信号同时发送至主无线通讯模块和数据收发模块，主无线通讯模块接收到第一通讯信号后将第一通讯信号反馈至中央处理器，中央处理器对第一通讯信号进行处理后确定无人辅机所在位置，并发送飞行控制信号至主飞控系统，通过主定位导航系统反馈的实时位置信息及预定轨迹信息控制无人主机至无人辅机所在位置；
当无人主机到达所在位置后，中央处理器根据来自主定位导航系统实时位置信息及预定轨迹信息发送航拍控制信号至航拍系统，并控制摄像机进行高空拍摄，然后通过主无线通讯模块将拍摄信息发送至数据收发模块；
数据收发模块接收到来自主无线通讯模块的拍摄信息后传送至数据处理模块，数据处理模块将拍摄信息发送至数据存储模块进行临时存储，远程控制模块发送远程控制信号至数据处理模块，并通过数据收发模块与消防中心进行通讯连接，并从数据存储模块中调取拍摄信息打包发送至消防中心。
其中，无人辅机飞行高度控制在250m，飞行速度控制在80m/s，无人主机飞行高度控制在150m，飞行速度控制在40m/s。
其中，副火焰传感器灵敏度高于主火焰传感器灵敏度，副烟雾传感器灵敏度高于主烟雾传感器。
实施例2：
与实施例1不同的是：无人辅机飞行高度控制在200m，飞行速度控制在50m/s，无人主机飞行高度控制在100m，飞行速度控制在30m/s。
实施例3：
与实施例1不同的是：无人辅机飞行高度控制在300m，飞行速度控制在100m/s，无人主机飞行高度控制在200m，飞行速度控制在50m/s。
本发明通过无人主机与无人辅机的协作配合运用，由无人辅机进行高空快速巡检，发现可能的火情后由无人主机进行低空确认并进行航拍，及时同时消防中心并发送实时火情状况，极大的提高了灭火效率，进行更好的火灾救援，减少森林资源的烧毁。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (3)
1.一种森林防护用无人机协作系统，其特征在于：包括无人主机、无人辅机及固定基站；
所述无人主机包括中央处理器及与中央处理器相互连接的航拍系统、主飞控系统、主火焰传感器、主烟雾传感器、主定位导航系统、主无线通讯模块；
其中，所述航拍系统包括与中央处理器相互连接的摄像控制系统及摄像机，所述摄像控制系统用于接收来自中央处理器的航拍控制信号，并控制所述摄像机进行高空拍摄；
所述主飞控系统用于接收来自中央处理器的飞行控制信号，并将无人主机的实时飞行信息反馈至中央处理器；
所述主火焰传感器用于检测森林树木燃烧产生的红外线并形成火焰传感信号，然后将火焰传感信号发送至中央处理器；
所述主烟雾传感器用于检测森林树木燃烧产生的烟雾并形成烟雾传感信号，然后将烟雾传感信号发送至中央处理器；
所述主定位导航系统用于收集无人主机的位置信息并设定预定轨迹进行定位导航，然后将实时位置信息及预定轨迹信息发送至中央处理器；
所述主无线通讯模块用于接收来自中央处理器的通讯信号，并分别与中央处理器、无人辅机、固定基站进行双向通信连接；
所述无人辅机包括微处理器及与微处理器相互连接的副飞控系统、副火焰传感器、副烟雾传感器、副定位导航系统、副无线通讯模块；
其中，所述副飞控系统用于接收来自微处理器的第一飞行控制信号，并将无人副机的第一飞行信息反馈至微处理器；
所述副火焰传感器用于检测森林树木燃烧产生的红外线并形成第一火焰传感信号，然后将第一火焰传感信号发送至微处理器；
所述副烟雾传感器用于检测森林树木燃烧产生的烟雾并形成第一烟雾传感信号，然后将第一烟雾传感信号发送至微处理器；
所述副定位导航系统用于收集无人副机的位置信息并设定预定轨迹进行定位导航，然后形成第一位置信息及第一预定轨迹信息发送至微处理器；
所述副无线通讯模块用于接收来自微处理器的第一通讯信号，并分别与微处理器、主无线通讯模块、固定基站进行双向通信连接；
所述固定基站包括数据收发模块、数据处理模块、数据存储模块、远程控制模块；
其中，所述数据收发模块用于接收主无线通讯模块的通讯信号和副无线通讯模块的第一通讯信号并形成终端数据信息，然后将终端数据信息发送至数据处理模块；
所述数据处理模块用于对接收到的终端数据信息进行处理并形成终端处理信息，然后寄存至数据存储模块；
所述远程控制模块用于对数据处理模块进行远程控制并实时调取数据存储模块中的终端处理信息；
所述无人辅机按照螺旋线轨迹由内之外进行高空飞行，所述无人主机按照螺旋线轨迹由外至内进行低空飞行；
当微处理器接收副火焰传感器的第一火焰传感信号及副烟雾传感器的第一烟雾传感信号后，所述微处理器根据来自副定位导航系统的第一位置信息及第一预定轨迹信息，形成第一通讯信号并发送至副无线通讯模块；
所述副无线通讯模块接收到第一通讯信号后将第一通讯信号同时发送至主无线通讯模块和数据收发模块，所述主无线通讯模块接收到第一通讯信号后将第一通讯信号反馈至中央处理器，所述中央处理器对第一通讯信号进行处理后确定无人辅机所在位置，并发送飞行控制信号至主飞控系统，通过主定位导航系统反馈的实时位置信息及预定轨迹信息控制无人主机至无人辅机所在位置；
当无人主机到达所在位置后，所述中央处理器根据来自主定位导航系统实时位置信息及预定轨迹信息发送航拍控制信号至航拍系统，并控制所述摄像机进行高空拍摄，然后通过主无线通讯模块将拍摄信息发送至数据收发模块；
所述数据收发模块接收到来自主无线通讯模块的拍摄信息后传送至数据处理模块，所述数据处理模块将拍摄信息发送至数据存储模块进行临时存储，所述远程控制模块发送远程控制信号至数据处理模块，并通过数据收发模块与消防中心进行通讯连接，并从数据存储模块中调取拍摄信息打包发送至消防中心。
2.根据权利要求1所述的一种森林防护用无人机协作系统，其特征在于：所述无人辅机飞行高度控制在200～300m，飞行速度控制在50～100m/s，所述无人主机飞行高度控制在100～200m，飞行速度控制在30～50m/s。
3.根据权利要求1所述的一种森林防护用无人机协作系统，其特征在于：所述副火焰传感器灵敏度高于主火焰传感器灵敏度，所述副烟雾传感器灵敏度高于主烟雾传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |