CN111965654A - 一种江豚无线定位追踪系统及追踪方法 - Google Patents

一种江豚无线定位追踪系统及追踪方法 Download PDF

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汤庆丰
韩鸿来
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Abstract

本发明公开了一种江豚无线定位追踪系统，包括定位跟踪模块、视频采集模块、信息发布模块、网上展示模块、生存环境分析模块、GPS卫星模块和运营商网络模块。本发明提供一种江豚无线定位追踪系统，利用声呐探测子模块搜集水下声信号，通过视频采集模块获取长江江面视频画面，通过数据传输和数据分析整合，通过综合展示子模块集中展示江豚种群游动轨迹，通过声呐探测以及视频采集相结合的方式，长期、有效地对长江江豚进行系统的跟踪与分析；本发明还提供了一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，通过该方法的设计，确保江豚无线定位追踪系统的使用，为江豚种群的保护提供可行性的方法。

Description

一种江豚无线定位追踪系统及追踪方法
技术领域
本发明属于江豚保护技术领域，尤其涉及一种江豚无线定位追踪系统及追踪方法。
背景技术
长江江豚是窄鳍江豚的一种，属于小型齿鲸，是我国国家二级保护动物，主要分布于我国长江中下游干流和两个大型通江湖泊——洞庭湖和鄱阳湖及其主要支流，是一个相对独立的淡水亚种。
2006年的大型科学考察评估该群体数仅剩1800头，至2012年仅存1040头。此外，种群生存力分析(PVA)结果显示在目前情况下，如不采取保护措施，长江江豚在未来10年内或将走向灭绝，现已被IUCN红色名录列为濒危等级，因此，加强长江江豚的保护已刻不容缓。
江豚属于齿鲸动物，拥有高度发达的高频声呐信号的发射和接收能力，声通信在其生命活动中有着至关重要的作用，根据物理特征的不同，可将江豚的声信号分为两类：一种为高频脉冲信号，另一种为低频连续信号。
江豚研究及保护的早起使用无线电信标进行跟踪，用三角定位方法跟踪记录它的活动路线，之后采用卫星跟踪等手段，然而这些都是不成功的，主要原因是江豚没有背鳍，设备无法长时间被固定在江豚身体上。针对这一问题又研发出对于没有背鳍的江豚，使用固定无线电信标的专用背心，然此方法依旧会随着江豚大幅度的游动导致卫星信标掉入长江中，此外这些设备的造价昂贵，且电池寿命通常只有6个月左右，无法长期地对长江江豚进行系统的跟踪与分析。
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，提供一种江豚无线定位追踪系统，利用声呐探测子模块搜集水下声信号，通过视频采集模块获取长江江面视频画面，通过数据传输和数据分析整合，通过综合展示子模块集中展示江豚种群游动轨迹，通过声呐探测以及视频采集相结合的方式，长期、有效地对长江江豚进行系统的跟踪与分析；本发明还提供了一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，通过该方法的设计，确保江豚无线定位追踪系统的使用，为江豚种群的保护提供可行性的方法。
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：
一种江豚无线定位追踪系统，包括定位跟踪模块、视频采集模块、信息发布模块、网上展示模块、生存环境分析模块、GPS卫星模块和运营商网络模块，所述定位跟踪模块通过网络分别与视频采集模块以及运营商网络模块对接，所述运营商网络模块与GPS卫星模块通过网络对接，所述GPS卫星模块通过网络与网上展示模块对接，所述网上展示模块分别与信息发布模块和生存环境分析模块通过网络对接；
所述定位跟踪模块用于对江豚种群进行探测，将探测信息进行分析和整合，得声信号信息，所述定位跟踪模块包括声呐探测子模块、监测浮标子模块和数据采集传输子模块，所述声呐探测子模块通过光纤与监测浮标子模块对接，所述监测浮标子模块与数据采集传输子模块电连接；
所述视频采集模块用于获取长江江面视频画面，并将视频画面传输至数据采集传输子模块；
所述信息发布模块包括系统管理子模块、第三方组织登录子模块和系统维护子模块，用于发布和提供江豚相关信息；
所述网上展示模块包括综合展示子模块和移动终端子模块，用于展示江豚实时运动轨迹和江豚历史运动轨迹；
所述生存环境分析模块包括水质监测子模块、环境评估子模块、江豚活动趋势子模块和保护预案生成子模块，用于监测江豚活动水域的水质环境，获取水文水质信息，根据水文水质信息制定江豚保护预案；
所述GPS卫星模块用于接收声信号信息，对声信号信息进行定位，得定位结果；
所述运营商网络模块用于接收定位结果，并将定位结果传输至网上展示模块。
进一步地，所述声呐探测子模块包括江豚声信号探测和有害声信号探测，江豚声信号探测用于探测江豚种群的声信号，并将声信号传输至监测浮标子模块；
所述有害声信号探测，用于监测对江豚有害的声信号，与GPS卫星模块对接，通过GPS卫星模块定位到有害的声信号的位置，以对江豚有害的声信号达到合理监测。
进一步地，所述综合展示子模块包括3D建模动画，用于直观展示江豚种群游动轨迹；
所述3D建模动画的创建方法为：a.使用3D技术，立体绘制长江流域江豚监测区域的3D图像，创建长江流域江豚监测区域实景动画；b.采用网格化标定技术，将所述3D图像进行网格化标定，得标定后区域；c.对每个标定后区域进行Flash弹框显示，用户可通过所述Flash弹框显示获取江豚种群的出没信息；d.通过信息交互机制，用户可通过3D图像，实时看到所述江豚种群游动轨迹。
一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，该方法包括以下步骤：
步骤a：所述声呐探测子模块探测到江豚种群的声信号，将声信号经光纤传输至地面的监测浮标子模块，所述监测浮标子模块再将声信号传输至数据采集传输子模块，所述数据采集传输子模块对声信号进行分析整合，得声信号信息；
步骤b：所述视频采集模块获取长江江面视频画面，将视频画面传输至数据采集传输子模块，工作人员对视频信息进行人为监测识别，获取江豚图像，对江豚图像进行特征识别，通过深度学习算法，获取有效识别目标；
步骤c：所述数据采集传输子模块将声信号信息以及有效识别目标传输至GPS卫星模块，进行定位，得定位后江豚信息；
步骤d：所述GPS卫星模块将定位后江豚信息传输至运营商网络模块，所述运营商网络模块将定位后江豚信息传输至网上展示模块，直观展示江豚实时运动轨迹和江豚历史运动轨迹。
进一步地，所述分析整合是根据声信号的强弱对江豚种群的游动方向进行跟踪。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种江豚无线定位追踪系统，利用声呐探测子模块搜集水下声信号，通过视频采集模块获取长江江面视频画面，通过数据传输和数据分析整合，通过综合展示子模块集中展示江豚种群游动轨迹，通过声呐探测以及视频采集相结合的方式，长期、有效地对长江江豚进行系统的跟踪与分析。
2、本发明还提供了一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，通过该方法的设计，确保江豚无线定位追踪系统的使用，为江豚种群的保护提供可行性的方法。
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是本发明提供的一种江豚无线定位追踪系统结构示意图；
图2是本发明提供的一种江豚无线定位追踪系统局部结构示意图；
图3是本发明提供的一种江豚无线定位追踪系统局部结构示意图；
图4是本发明提供的一种江豚无线定位追踪系统局部结构示意图；
图5是本发明提供的一种江豚无线定位追踪系统局部结构示意图；
图6是本发明提供的一种江豚无线定位追踪系统局部结构流程图；
图7是本发明提供的江豚无线定位追踪系统追踪方法流程图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1至图5所示的一种江豚无线定位追踪系统，包括定位跟踪模块、视频采集模块、信息发布模块、网上展示模块、生存环境分析模块、GPS卫星模块和运营商网络模块，定位跟踪模块通过网络分别与视频采集模块以及运营商网络模块对接，运营商网络模块与GPS卫星模块通过网络对接，GPS卫星模块通过网络与网上展示模块对接，网上展示模块分别与信息发布模块和生存环境分析模块通过网络对接；
定位跟踪模块用于对江豚种群进行探测，将探测信息进行分析和整合，得声信号信息，定位跟踪模块包括声呐探测子模块、监测浮标子模块和数据采集传输子模块，声呐探测子模块通过光纤与监测浮标子模块对接，监测浮标子模块与数据采集传输子模块电连接；
视频采集模块用于获取长江江面视频画面，并将视频画面传输至数据采集传输子模块，通过视频采集模块，通过水面视频监控获取大量江豚图像，建立江豚图像数据库，进行江豚图像特征分析，通过深度学习算法，进行初步的江豚图像识别，综合定位追踪模块中的声信号信息进行验证，可获取较为有效的江豚图像视频，同时对有效的江豚图像视频数据进行筛选保存，这种设置，融合了声呐、视频双模态信息进行江豚特征分析，相互验证；
信息发布模块包括系统管理子模块、第三方组织登录子模块和系统维护子模块，用于发布和提供江豚相关信息；
网上展示模块包括综合展示子模块和移动终端子模块，用于展示江豚实时运动轨迹和江豚历史运动轨迹；
生存环境分析模块包括水质监测子模块、环境评估子模块、江豚活动趋势子模块和保护预案生成子模块，用于监测江豚活动水域的水质环境，获取水文水质信息，根据水文水质信息制定江豚保护预案，通过生存环境分析模块，可对江豚生活习性以及水环境关系进行分析，并涉及水文信息(水温、水深)、水质(含氧量、化学元素含量)、人类活动(船舶、工程)和气象信息(气候、天气、时间)，进行相关性分析，为江豚保护提供相关性分析，为长期、有效地对长江江豚进行系统的跟踪与分析提供保证；
GPS卫星模块用于接收声信号信息，对声信号信息进行定位，得定位结果；
运营商网络模块用于接收定位结果，并将定位结果传输至网上展示模块；
声呐探测子模块包括江豚声信号探测和有害声信号探测，江豚声信号探测用于探测江豚种群的声信号，并将声信号传输至监测浮标子模块；
有害声信号探测，用于监测对江豚有害的声信号，与GPS卫星模块对接，通过GPS卫星模块定位到有害的声信号的位置，以对江豚有害的声信号达到合理监测。
如图6所示，综合展示子模块包括3D建模动画，用于直观展示江豚种群游动轨迹；
3D建模动画的创建方法为：a.使用3D技术，立体绘制长江流域江豚监测区域的3D图像，创建长江流域江豚监测区域实景动画；b.采用网格化标定技术，将3D图像进行网格化标定，得标定后区域；c.对每个标定后区域进行Flash弹框显示，用户可通过Flash弹框显示获取江豚种群的出没信息；d.通过信息交互机制，用户可通过3D图像，实时看到江豚种群游动轨迹。
本实施例提供的一种江豚无线定位追踪系统，利用声呐探测子模块搜集水下声信号，通过视频采集模块获取长江江面视频画面，通过数据传输和数据分析整合，通过综合展示子模块集中展示江豚种群游动轨迹，通过声呐探测以及视频采集相结合的方式，长期、有效地对长江江豚进行系统的跟踪与分析。
实施例二：
一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，该方法包括以下步骤：
步骤a：声呐探测子模块探测到江豚种群的声信号，将声信号经光纤传输至地面的监测浮标子模块，监测浮标子模块再将声信号传输至数据采集传输子模块，数据采集传输子模块对声信号进行分析整合，得声信号信息，其中，分析整合是根据声信号的强弱对江豚种群的游动方向进行跟踪；
步骤b：视频采集模块获取长江江面视频画面，将视频画面传输至数据采集传输子模块，工作人员对视频信息进行人为监测识别，获取江豚图像，对江豚图像进行特征识别，通过深度学习算法，获取有效识别目标；
步骤c：数据采集传输子模块将声信号信息以及有效识别目标传输至GPS卫星模块，进行定位，得定位后江豚信息；
步骤d：GPS卫星模块将定位后江豚信息传输至运营商网络模块，运营商网络模块将定位后江豚信息传输至网上展示模块，直观展示江豚实时运动轨迹和江豚历史运动轨迹。
本实施例提供的一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，通过该方法的设计，确保江豚无线定位追踪系统的使用，为江豚种群的保护提供可行性的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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 (5)

1.一种江豚无线定位追踪系统，其特征在于：包括定位跟踪模块、视频采集模块、信息发布模块、网上展示模块、生存环境分析模块、GPS卫星模块和运营商网络模块，所述定位跟踪模块通过网络分别与视频采集模块以及运营商网络模块对接，所述运营商网络模块与GPS卫星模块通过网络对接，所述GPS卫星模块通过网络与网上展示模块对接，所述网上展示模块分别与信息发布模块和生存环境分析模块通过网络对接；
所述定位跟踪模块用于对江豚种群进行探测，将探测信息进行分析和整合，得声信号信息，所述定位跟踪模块包括声呐探测子模块、监测浮标子模块和数据采集传输子模块，所述声呐探测子模块通过光纤与监测浮标子模块对接，所述监测浮标子模块与数据采集传输子模块电连接；
所述视频采集模块用于获取长江江面视频画面，并将视频画面传输至数据采集传输子模块；
所述信息发布模块包括系统管理子模块、第三方组织登录子模块和系统维护子模块，用于发布和提供江豚相关信息；
所述网上展示模块包括综合展示子模块和移动终端子模块，用于展示江豚实时运动轨迹和江豚历史运动轨迹；
所述生存环境分析模块包括水质监测子模块、环境评估子模块、江豚活动趋势子模块和保护预案生成子模块，用于监测江豚活动水域的水质环境，获取水文水质信息，根据水文水质信息制定江豚保护预案；
所述GPS卫星模块用于接收声信号信息，对声信号信息进行定位，得定位结果；
所述运营商网络模块用于接收定位结果，并将定位结果传输至网上展示模块。
2.根据权利要求1所述的一种江豚无线定位追踪系统，其特征在于：所述声呐探测子模块包括江豚声信号探测和有害声信号探测，江豚声信号探测用于探测江豚种群的声信号，并将声信号传输至监测浮标子模块；
所述有害声信号探测，用于监测对江豚有害的声信号，与GPS卫星模块对接，通过GPS卫星模块定位到有害的声信号的位置，以对江豚有害的声信号达到合理监测。
3.根据权利要求1所述的一种江豚无线定位追踪系统，其特征在于：所述综合展示子模块包括3D建模动画，用于直观展示江豚种群游动轨迹；
所述3D建模动画的创建方法为：a.使用3D技术，立体绘制长江流域江豚监测区域的3D图像，创建长江流域江豚监测区域实景动画；b.采用网格化标定技术，将所述3D图像进行网格化标定，得标定后区域；c.对每个标定后区域进行Flash弹框显示，用户可通过所述Flash弹框显示获取江豚种群的出没信息；d.通过信息交互机制，用户可通过3D图像，实时看到所述江豚种群游动轨迹。
4.一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤a：所述声呐探测子模块探测到江豚种群的声信号，将声信号经光纤传输至地面的监测浮标子模块，所述监测浮标子模块再将声信号传输至数据采集传输子模块，所述数据采集传输子模块对声信号进行分析整合，得声信号信息；
步骤b：所述视频采集模块获取长江江面视频画面，将视频画面传输至数据采集传输子模块，工作人员对视频信息进行人为监测识别，获取江豚图像，对江豚图像进行特征识别，通过深度学习算法，获取有效识别目标；
步骤c：所述数据采集传输子模块将声信号信息以及有效识别目标传输至GPS卫星模块，进行定位，得定位后江豚信息；
步骤d：所述GPS卫星模块将定位后江豚信息传输至运营商网络模块，所述运营商网络模块将定位后江豚信息传输至网上展示模块，直观展示江豚实时运动轨迹和江豚历史运动轨迹。
5.根据权利要求4所述的一种江豚无线定位追踪系统追踪方法，其特征在于：所述分析整合是根据声信号的强弱对江豚种群的游动方向进行跟踪。
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