CN107481465A - 一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，属于林业技术领域。本发明包括步骤：固定翼无人机大范围查找可疑火点区域并上传服务器；专业工作人员确定可疑火点区域；根据可疑火点位置设定形式航线；控制多旋翼无人机按航线检测可疑火点位置并将视频图上传服务器；对视频图像进行林火识别分析。本发明结合了目前森林防火的实际情况，有效地结合了固定翼无人机和多旋翼无人机的特点，具有很好的灵活性、操作性与适应性，更加容易应对突发情况，实现了大范围的林火信息的准确判断与定位的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，属于林业技术领域。
背景技术
森林防火是关乎森林资源安全最重要的因素。卫星遥感、地面巡视、塔台嘹望和飞机巡护是我国目前采用的主要森林防火监测手段：（1）卫星遥感监测的主要优势在于覆盖面积大，获取一次覆盖全国的资料所需时间短，通常为l～2天，但受天气和自身轨道周期的影响，资料的分辨率和实时性欠佳；（2）人工地面巡视工作量巨大，人员处于森林底层，视线遮挡严重，观察范围有限，效率较低；（3）塔台嘹望的实时性最好，但是由于单塔的覆盖范围有限，需要组网配置，这会严重增加人员和设备成本，且近地面嘹望受地形影响大，存视觉盲点；（4）飞机空中巡护相对来说优点较为突出，且有较好的适应性和实时性，但因其使用和保有成本高，难以大规模和常态化使用。
发明内容
本发明提供了一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，以用于解决现有的森林监测手段的实时性差、观察范围有限、效率较低、人员和设备成本高、存视觉盲点等问题。
本发明的技术方案是：一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，包括如下几个步骤：固定翼无人机查找可疑火点区域并上传服务器；再确定可疑火点区域；根据可疑火点位置设定形式航线；控制多旋翼无人机按航线检测可疑火点位置并将视频图上传服务器；对视频图像进行林火识别分析。
所述方法的具体步骤如下：
A、固定翼无人机查找可疑火点区域并上传服务器；
通过人工遥控控制已安装网络传输模块、GPS模块的固定翼无人机进行巡视森林，通过网络传输模块中的红外热成像系统记下热成像图像，通过GPS系统记录该区域的地理坐标，之后通过网络传输模块将热成像图像与该区域的地理坐标信息上传到服务器；
B、再确定可疑火点区域；
服务器接收到固定翼无人机上传的信息，再通过分析热成像图像得到可疑火点区域位置；
C、根据可疑火点位置设定形式航线；
工作人员得到可疑火点区域位置，并据其设定好能覆盖可疑火点区域的航线；
D、控制多旋翼无人机按航线检测可疑火点位置并将视频图上传服务器；
工作人员控制已安装网络传输模块、GPS模块的多旋翼无人机按照设定好的航线进行自主航行，并且在可疑火点区域上空自主定高悬停，通过图像拍摄与图像识别系统拍摄视频图像，之后通过网络传输模块将拍摄到的视频图像上传到服务器；
E、对视频图像进行林火识别分析；
通过服务器将固定翼无人机上传的热成像图像与多旋翼无人机拍摄的视频图像进行图像融合、合成操作处理，工作人员根据图像处理结果判断和定位林火信息。
所述步骤A中的网络传输模块和GPS模块：
所述网络传输模块包括能拍可见光摄图像的高清摄像头、能够监测林区景物各部分温度和辐射发射率差异的红外热成像系统、能接收3G/4G网络信号的无线网卡、处理芯片；
网络传输模块：网络传输模块一是用于将无人机在野外拍到的林区热成像图像、地理坐标及无人机的飞行状态通过网络的方式传输给后台服务器；另一个是用于接收后台的控制指令对无人机进行控制；
GPS模块包括GPS系统和地磁计；GPS模块用于获取当前的位置信息，地磁计用于获取飞行器的飞行方向。
步骤D中所述的自主航行和自主定高：
自主航行：森林防火无人机在进行巡视工作时要能够自主按照既定航线进行飞行或者在特殊情况下能够自主返航。该功能拟通过加装GPS系统和地磁计实现，GPS用来获取当前的位置信息，地磁计用来获取飞行器的飞行方向。
自主定高：森林防火无人机在飞行过程中要能够维持飞行高度或者根据设定的航线改变飞行高度来避开树木或者山头。本文通过气压计测定海拔，通过机载障碍物检测传感器规避林木撞击。
本发明的有益效果是：本发明结合了目前森林防火的实际情况，有效地结合了固定翼无人机和多旋翼无人机的特点，具有很好的灵活性、实时性、操作性与适应性，更加容易应对突发情况，效率高、人员和设备成本低，实现了大范围的林火信息的准确判断与定位的目的。
附图说明
图1为本发明中的流程图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，
本次选定的固定翼无人机参数如下：最大起飞重量：30kg；最大载荷能力：10kg；巡航速度：60～120km/h；续航时间：2h；起降方式：轮式；翼展：2.4m；总长：2m；总高：1.0m；机翼面积：1.50m2；展弦比：9.68；发动机：70cc油动；螺旋桨：22X10。选定多旋翼无人机：四旋翼小型无人机。
所述方法的具体步骤如下：
A、固定翼无人机大范围查找可疑火点区域并上传服务器；
通过人工遥控控制已安装网络传输模块、GPS模块的固定翼无人机进行巡视森林，通过网络传输模块中的红外热成像系统发现可疑火点区域1、2、3、4、5、6的热成像图像，通过GPS系统记录对应区域的地理坐标，之后通过网络传输模块将热成像图像与该区域的地理坐标等信息上传到服务器；
B、专业工作人员再确定可疑火点区域；
服务器接收到固定翼无人机上传的信息，专业工作人员通过分析热成像图像得到：可疑火点区域1、3、4的热成像图像中显示的热量分布集中，热量适中；可疑火点区域2的热成像图像中显示的热量分布集中，热量较高；可疑火点区域5、6的热成像图像中显示的热量分布较大，热量很高。
C、根据可疑火点位置设定形式航线；
工作人员得到可疑火点区域位置1、2、3、4、5、6，并据其设定好可以覆盖可疑火点区域的航线；
D、控制多旋翼无人机按航线检测可疑火点位置并将视频图上传服务器；
工作人员控制已安装网络传输模块、GPS模块的多旋翼无人机按照设定好的航线进行自主航行，并且分别在可疑火点区域1、2、3、4、5、6的上空自主定高悬停，通过图像拍摄与图像识别系统拍摄视频图像，之后通过网络传输模块将拍摄到的视频图像上传到服务器；
E、对视频图像进行林火识别分析；
通过服务器将固定翼无人机上传的热成像图像与多旋翼无人机拍摄的高清视频图像进行图像融合、合成等操作处理，工作人员根据图像处理结果得到林火信息：可疑火点区域1、3、4为游客抽烟；可疑火点区域2出现小火；可疑火点区域5、6出现大火。根据上述情况可快速做出处理措施。
进一步的，所述步骤A中的网络传输模块和GPS模块：
所述网络传输模块包括能拍可见光摄图像的高清摄像头、能够监测林区景物各部分温度和辐射发射率差异的红外热成像系统、能接收3G/4G网络信号的无线网卡、处理芯片；
网络传输模块：网络传输模块一是用于将无人机在野外拍到的林区热成像图像、地理坐标及无人机的飞行状态通过网络的方式传输给后台服务器；另一个是用于接收后台的控制指令对无人机进行控制；
GPS模块包括GPS系统和地磁计；GPS模块用于获取当前的位置信息，地磁计用于获取飞行器的飞行方向。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，其特征在于：包括如下几个步骤：固定翼无人机查找可疑火点区域并上传服务器；再确定可疑火点区域；根据可疑火点位置设定形式航线；控制多旋翼无人机按航线检测可疑火点位置并将视频图上传服务器；对视频图像进行林火识别分析。
2.根据权利要求1所述的森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
A、固定翼无人机查找可疑火点区域并上传服务器；
通过人工遥控控制已安装网络传输模块、GPS模块的固定翼无人机进行巡视森林，通过网络传输模块中的红外热成像系统记下热成像图像，通过GPS系统记录该区域的地理坐标，之后通过网络传输模块将热成像图像与该区域的地理坐标信息上传到服务器；
B、再确定可疑火点区域；
服务器接收到固定翼无人机上传的信息，再通过分析热成像图像得到可疑火点区域位置；
C、根据可疑火点位置设定形式航线；
工作人员得到可疑火点区域位置，并据其设定好能覆盖可疑火点区域的航线；
D、控制多旋翼无人机按航线检测可疑火点位置并将视频图上传服务器；
工作人员控制已安装网络传输模块、GPS模块的多旋翼无人机按照设定好的航线进行自主航行，并且在可疑火点区域上空自主定高悬停，通过图像拍摄与图像识别系统拍摄视频图像，之后通过网络传输模块将拍摄到的视频图像上传到服务器；
E、对视频图像进行林火识别分析；
通过服务器将固定翼无人机上传的热成像图像与多旋翼无人机拍摄的视频图像进行图像融合、合成操作处理，工作人员根据图像处理结果判断和定位林火信息。
3.根据权利要求1所述的森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法，其特征在于：所述步骤A中的网络传输模块和GPS模块：
所述网络传输模块包括能拍可见光摄图像的高清摄像头、能够监测林区景物各部分温度和辐射发射率差异的红外热成像系统、能接收3G/4G网络信号的无线网卡、处理芯片；
网络传输模块：网络传输模块一是用于将无人机在野外拍到的林区热成像图像、地理坐标及无人机的飞行状态通过网络的方式传输给后台服务器；另一个是用于接收后台的控制指令对无人机进行控制；
GPS模块包括GPS系统和地磁计；GPS模块用于获取当前的位置信息，地磁计用于获取飞行器的飞行方向。
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