CN111308508A - 基于卫星导航系统的防灾减灾设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防灾减灾技术领域，特别涉及基于卫星导航系统的防灾减灾设备；包括北斗位移监测系统、信号通信系统、供电系统、控制系统、预警单元和用户终端，所述北斗位移监测系统用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，通过所述信号通信系统将卫星遥感图像传输至控制系统；所述控制系统包括中央处理器和定位单元，所述中央处理器用于收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，并基于卫星图像处理流程来处理卫星遥感图像数据，所述定位单元用于对处于相同监测区域内的用户进行定位，且通过预警单元给用户终端发送相同监测区域内的警报信息。本发明用于对监测区域的实时监控和预测预警，为灾害的防治决策提供技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及防灾减灾技术领域，特别涉及基于卫星导航系统的防灾减灾设备。
背景技术
我国是一个地域面积广阔且自然灾害多发的国家，如山体滑坡、洪涝、风暴、冰雪、地震等，给我国的人民生命财产和经济发展造成了巨大的损失。如何应对各种自然灾害，以提高全社会的灾害防治能力，最大限度地降低灾害损失，是我们面临的一项紧迫任务。利用我国自主研制的北斗卫星导航系统服务我国的减灾救灾事业，对我国灾害防治水平的提升将有着重大而深远的影响。
有的灾害甚至对铁路、公路、水利、电力等行业造成极其严重的毁坏，导致大量的人员伤亡和国家财产的损失。所以制定科学有效的预防机制，在灾害发生前或发生时，及时准确的实施防范或救援措施，使灾害造成的影响降到最低，对确保安全运营有着重大的实际意义。
为此，提出基于卫星导航系统的防灾减灾设备。
发明内容
本发明的目的在于提供基于卫星导航系统的防灾减灾设备，以解决上述技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
基于卫星导航系统的防灾减灾设备，包括北斗位移监测系统、信号通信系统、供电系统、控制系统、预警单元和用户终端，所述北斗位移监测系统用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，通过所述信号通信系统将卫星遥感图像传输至控制系统；所述供电系统包括蓄电池组和太阳能板组，所述供电系统为北斗位移监测系统、信号通信系统、控制系统、预警单元、用户终端和定位模块提供电能；所述控制系统包括中央处理器和定位单元，所述中央处理器用于收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，并基于卫星图像处理流程来处理卫星遥感图像数据，所述定位单元用于对处于相同监测区域内的用户进行定位，且通过预警单元给用户终端发送相同监测区域内的警报信息；所述北斗位移监测系统、预警单元、用户终端分别与控制系统信号连接。
具体的，所述北斗位移监测系统包括遥感图像采集模块、接收机和天线，所述遥感图像采集模块用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，所述接收机用于将卫星遥感图像通过信号通信系统传送至中央处理器，所述天线与中央处理器建立信号通信，通过信号通信系统将卫星遥感图像传送至中央处理器。
具体的，所述接收机为双频北斗接收机。
具体的，所述信号通信系统为北斗卫星网络集成的异构网络系统。
具体的，所述用户终端包括用户个人单元和交通指挥中心，所述用户个人单元用于收集警报信息，对于出行道路状态进行预警，所述交通指挥中心用于收集警报信息，对相同监测区域内的交通流量进行管控，方便提早或及时发现问题。
具体的，所述预警单元包括邮件系统、短信系统和第三方通信系统，将相同监测区域内的警报信息发送至用户个人单元和交通指挥中心。
具体的，所述卫星图像处理流程的步骤包括：
S1：预处理单元，通过降噪处理、除坏线和条带处理、薄云处理和阴影处理分别对卫星遥感图像的尖锐性噪声、条带噪声、薄云遮挡和山体阴影进行消除，得到预处理后的卫星遥感图像；
S2：几何纠正单元，通过图像配准、几何粗纠正、几何精纠正和正射纠正进一步对S1中得到的卫星遥感图像进行几何纠正，使得卫星遥感图像定位准确；
S3：图像增强单元，通过彩色合成、直方图变换、密度分割、图像间运算和邻域增强进一步对S2中得到的卫星遥感图像进行图像增强处理，提高卫星遥感图像的针对性；
S4：遥感信息提取单元，通过目视判读和图像分类进一步对S3中得到的卫星遥感图像进行分别分类，提取监测区域内的警报信息。
本发明的有益效果为：本发明通过利用北斗卫星系统的通信优势，能够实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像；通过控制系统对收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，并基于卫星图像处理流程来处理卫星遥感图像数据，使控制系统及时了解监测区域的警报信息；利用预警单元给用户终端发送相同监测区域内的警报信息，更加及时、有效的完成警报信息的传送，以实现对监测区域的实时监控和预测预警，为灾害的防治决策提供技术支持。
附图说明
图1为本发明提出的基于卫星导航系统的防灾减灾设备的模块示意图；
图2为本发明提出的基于卫星导航系统的防灾减灾设备的卫星图像处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考附图1，基于卫星导航系统的防灾减灾设备，包括北斗位移监测系统、信号通信系统、供电系统、控制系统、预警单元和用户终端，所述北斗位移监测系统用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，通过所述信号通信系统将卫星遥感图像传输至控制系统；所述供电系统包括蓄电池组和太阳能板组，所述供电系统为北斗位移监测系统、信号通信系统、控制系统、预警单元、用户终端和定位模块提供电能；所述控制系统包括中央处理器和定位单元，所述中央处理器用于收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，并基于卫星图像处理流程来处理卫星遥感图像数据，所述定位单元用于对处于相同监测区域内的用户进行定位，且通过预警单元给用户终端发送相同监测区域内的警报信息；所述北斗位移监测系统、预警单元、用户终端分别与控制系统信号连接；通过利用北斗卫星系统的通信优势，能够实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像；通过控制系统对收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，并基于卫星图像处理流程来处理卫星遥感图像数据，使控制系统及时了解监测区域的警报信息；利用预警单元给用户终端发送相同监测区域内的警报信息，更加及时、有效的完成警报信息的传送，以实现对监测区域的实时监控和预测预警，为灾害的防治决策提供技术支持。
具体的，所述北斗位移监测系统包括遥感图像采集模块、接收机和天线，所述遥感图像采集模块用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，所述接收机用于将卫星遥感图像通过信号通信系统传送至中央处理器，所述天线与中央处理器建立信号通信，通过信号通信系统将卫星遥感图像传送至中央处理器，用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像。
具体的，所述接收机为双频北斗接收机。
具体的，所述信号通信系统为北斗卫星网络集成的异构网络系统，用于传输遥感图像数据。
具体的，所述用户终端包括用户个人单元和交通指挥中心，所述用户个人单元用于收集警报信息，对于出行道路状态进行预警，所述交通指挥中心用于收集警报信息，对相同监测区域内的交通流量进行管控，方便提早或及时发现问题。
具体的，所述预警单元包括邮件系统、短信系统和第三方通信系统，将相同监测区域内的警报信息发送至用户个人单元和交通指挥中心，用于方便提早或及时发现问题进行预防。
具体的，参考附图2，所述卫星图像处理流程的步骤包括：
S1：预处理单元，通过降噪处理、除坏线和条带处理、薄云处理和阴影处理分别对卫星遥感图像的尖锐性噪声、条带噪声、薄云遮挡和山体阴影进行消除，得到预处理后的卫星遥感图像；
S2：几何纠正单元，通过图像配准、几何粗纠正、几何精纠正和正射纠正进一步对S1中得到的卫星遥感图像进行几何纠正，使得卫星遥感图像定位准确；
S3：图像增强单元，通过彩色合成、直方图变换、密度分割、图像间运算和邻域增强进一步对S2中得到的卫星遥感图像进行图像增强处理，提高卫星遥感图像的针对性；
S4：遥感信息提取单元，通过目视判读和图像分类进一步对S3中得到的卫星遥感图像进行分别分类，提取监测区域内的警报信息。
进一步的，本发明涉及的预处理单元中的降噪处理、除坏线和条带处理、薄云处理和阴影处理，其中降噪处理针对收集的卫星遥感图像出现的周期性的噪声采用槽形滤波的方法来消除；其中除坏线和条带处理针对收集的卫星遥感图像出现的平行的条带或者与辐射信号无关的条带噪声通过傅里叶变换进行消除；其中薄云处理针对收集的卫星遥感图像由于天气原因出现的薄云进行减弱处理；其中阴影处理针对收集的卫星遥感图像由于太阳高度角原因出现的山体阴影通过比值法进行消除。
进一步的，本发明涉及的几何纠正单元中的图像配准、几何粗纠正、几何精纠正和正射纠正，其中图像配准针对预处理后的卫星遥感图像配准到标准的数据源的地理坐标上，采用影像对矢量图形的配准方法来进行配准；其中几何粗纠正针对预处理后的卫星遥感图像由于几何畸变原因进行的校正；其中几何精纠正针对预处理后的卫星遥感图像进行地理定位到标准地理坐标系，采用图像对地图的纠正方式；其中正射纠正利用已有标准地理参考数据和数字高程模型数据对预处理后的卫星遥感图像进行纠正，用于消除地形起伏带来的影像变形。
进一步的，本发明涉及的图像增强单元中的彩色合成、直方图变换、密度分割、图像间运算和邻域增强，其中彩色合成利用彩色合成方法对多光谱图像进行处理，得到彩色卫星遥感图像；其中直方图变换将卫星遥感图像中像元的亮度进行正态分布调整，用于改善卫星遥感图像的质量；其中密度分割将卫星遥感图像按照像元的灰度值进行分级，再分级赋以不同的颜色，用于使原有灰度图像变成伪彩色图像；其中图像间运算利用空间配准后进行算术运算，用于增强卫星遥感图像的质量；其中邻域增强利用去噪声、图像平滑、锐化和相关运算进一步增强改善卫星遥感图像的质量。
进一步的，本发明涉及的遥感信息提取单元中的目视判读和图像分类，其中目视判读通过人工方法对卫星遥感图像进行手动勾绘，提取监测区域内的警报信息；其中图像分类利用标准地物光谱特征，对卫星遥感图像进行自动对象识别，进一步提取监测区域内的警报信息。
本发明的工作流程：使用时，操作人员通过北斗位移监测系统和控制系统进行信号连接，利用遥感图像采集模块实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，通过接收机将卫星遥感图像通过信号通信系统传送至中央处理器，中央处理器接对收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，利用卫星图像处理流程对卫星遥感图像数据进行处理，利用定位单元对处于相同监测区域内的用户进行定位，且通过预警单元给用户个人单元和交通指挥中心发送相同监测区域内的警报信息，更加及时、有效的完成警报信息的传送，以实现对监测区域的实时监控和预测预警，为灾害的防治决策提供技术支持。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，包括北斗位移监测系统、信号通信系统、供电系统、控制系统、预警单元和用户终端，所述北斗位移监测系统用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，通过所述信号通信系统将卫星遥感图像传输至控制系统；所述供电系统包括蓄电池组和太阳能板组，所述供电系统为北斗位移监测系统、信号通信系统、控制系统、预警单元、用户终端和定位模块提供电能；所述控制系统包括中央处理器和定位单元，所述中央处理器用于收集信号通信系统传输的卫星遥感图像，并基于卫星图像处理流程来处理卫星遥感图像数据，所述定位单元用于对处于相同监测区域内的用户进行定位，且通过预警单元给用户终端发送相同监测区域内的警报信息；所述北斗位移监测系统、预警单元、用户终端分别与控制系统信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，所述北斗位移监测系统包括遥感图像采集模块、接收机和天线，所述遥感图像采集模块用于实时监测和采集监测区域的卫星遥感图像，所述接收机用于将卫星遥感图像通过信号通信系统传送至中央处理器，所述天线与中央处理器建立信号通信，通过信号通信系统将卫星遥感图像传送至中央处理器。
3.根据权利要求2所述的基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，所述接收机为双频北斗接收机。
4.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，所述信号通信系统为北斗卫星网络集成的异构网络系统。
5.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，所述用户终端包括用户个人单元和交通指挥中心，所述用户个人单元用于收集警报信息，对于出行道路状态进行预警，所述交通指挥中心用于收集警报信息，对相同监测区域内的交通流量进行管控，方便提早或及时发现问题。
6.根据权利要求1或5任一所述的基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，所述预警单元包括邮件系统、短信系统和第三方通信系统，将相同监测区域内的警报信息发送至用户个人单元和交通指挥中心。
7.根据权利要求1所述的基于卫星导航系统的防灾减灾设备，其特征在于，所述卫星图像处理流程的步骤包括：
S1：预处理单元，通过降噪处理、除坏线和条带处理、薄云处理和阴影处理分别对卫星遥感图像的尖锐性噪声、条带噪声、薄云遮挡和山体阴影进行消除，得到预处理后的卫星遥感图像；
S2：几何纠正单元，通过图像配准、几何粗纠正、几何精纠正和正射纠正进一步对S1中得到的卫星遥感图像进行几何纠正，使得卫星遥感图像定位准确；
S3：图像增强单元，通过彩色合成、直方图变换、密度分割、图像间运算和邻域增强进一步对S2中得到的卫星遥感图像进行图像增强处理，提高卫星遥感图像的针对性；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200619 |