一种可穿戴式树木测高帽制造技术

本实用新型专利技术公开一种可穿戴式树木测高帽，包括帽体、帽带，帽体正前方安装瞄准镜、激光测距元件、水准仪、倾角传感器、控制器；帽带内夹穿电线，外面设置操作按钮及电池，帽带下端安装针孔摄像头；控制器内有MCU，与瞄准镜、激光测距元件、针孔摄像头、水准仪、倾角传感器、FLASH存储器连接；激光测距元件和倾角传感器将测得的数据发送给MCU，利用三角函数原理计算树高。所述测高帽还可设置GPS和电子罗盘，还可与外界的穿戴手臂显示器进行wifi连接，传输数据。本实用新型专利技术便携，同时兼具自动测量、自动数据传输、自动化存储、内外作业一体化功能，实现了林木测仪器的低成本、微型化、智能化、一体化、实时性、高可靠性的完美集成。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测高仪器，具体讲是一种可穿戴式的树木测高帽，适用于林分郁闭度较低、通视条件较好、树体高大的林木测量，尤其是无法触及目标林木高度的测量。
技术介绍
随着森林计测学的发展和精准林业、数字林业等概念理论的提出和不断完善，人们对森林资源调查和监测的要求也由手工、粗放化测量进入精准化、数字化、信息化测量时代，尤其在全球森林资源日益减少的今天，对单木和林分实现精准无损自动量测显得尤其重要和迫切。传统森林资源调查监测面临内外业工作量大，完成周期长，数据整理过程繁琐，数据难以统一管理存储等一系列困难。在测树学中，树高是最基本的测量因子之一。目前，测高器的种类很多，有光学仪器，如：布鲁莱斯测高器、圆筒测高器和克里斯屯测高器等，也有电子仪器，如测树超站仪、超声波测高器(VertexⅢ)和LaserVertexL402LaserOnlyHypsometer等。现有技术的测高原理一般有相似三角形、三角函数和地面垂直比较等。利用相似三角形和三角函数原理的测量仪器必须要在通视的情况下，看到树体的最顶端，才能测其树高。利用地面垂直比较原理的测量仪器必须能够触及树体，才能完成测量。现有两种测量原理的仪器测量缺点主要有以下几点：第一、诸如杆式测高仪等地面垂直比较测高的工具，虽然在郁闭度较大、通视较差的林分内应用较为方便，但是对于无法触及的目标林木是无法测量的，如孤岛林地内生长的林木等情况。第二、由于杆式测高仪等测高工具伸缩长度有限，对于树体高大的林木，特别是20米以上的林木无法准确测量。第三、测量误差较大。利用相似三角形和三角函数原理的仪器，一般都是手持式，在测量过程中无法固定仪器，手臂位移对测树结构影响非常大。如果设置三脚架固定仪器，又会给在野外工作中的测量工作人员增加负担。第四、现有测高仪集成度不高、一体化不够。目前，国内外测量仪器功能单一，仅仅能够满足林业资源基本勘察工作，无法满足林业科学深层次研究的需要，特别是对林木坐标和冠幅的调查；而且实现不了内外作业一体化，无形中增加了工作和研究人员的负担。
技术实现思路
针对现有的林木测高理论和测量技术的局限性，本技术着力于解决上述现有技术之不足，提供一种可穿戴式树木测高帽，该测高帽带有倾角传感器、激光测距元件和电子罗盘，能够实现树体高度、相对坐标和冠幅的数字化测量。本技术解决以上技术问题所采用的技术方案如下：一种可穿戴式树木测高帽，其特征在于：包括帽体、帽带、瞄准镜、激光测距元件、针孔摄像头、水准仪、倾角传感器以及控制器；所述帽体正前方安装瞄准镜、激光测距元件、水准仪、倾角传感器、控制器；所述帽带夹层内有电线以及安装电池，外面设置操作按钮，所述帽带下端安装针孔摄像头；所述控制器内有以MCU为核心的电路，电路由所述操作按钮控制，由所述电池供电，所述MCU与瞄准镜、激光测距元件、针孔摄像头、水准仪、倾角传感器、FLASH存储器连接；所述激光测距元件和倾角传感器将测得的数据发送给所述MCU，所述MCU利用三角函数原理计算获得树高。进一步地，所述测高帽上还设置有GPS和电子罗盘，都与所述MCU电连接。进一步地，所述控制器中还配置wifi，一穿戴手臂显示器，通过wifi与所述测高帽进行数据传输，所述穿戴手臂显示器上有液晶显示屏、Flash存储器，还外设USB接口。进一步地，所述瞄准镜包括镜头座、伸缩镜筒和光学器件，所述光学器件包括一个物镜、一个分光棱镜、两个三棱镜、两组目镜；所述分光棱镜设置在所述物镜的射入光路上，两个三棱镜分置于分光棱镜的两条分光光路上，两组目镜分置于两个三棱镜的反射光路上。进一步地，所述镜头座上集成安装有所述激光测距元件、水准仪、倾角传感器、控制器。进一步地，所述物镜安装在伸缩镜筒上，所述分光棱镜、三棱镜、目镜安装在镜头座中；所述伸缩镜筒可伸缩地连接在所述镜头座上。进一步地，所述瞄准镜可呈水平或垂直两个方位转动地安装在所述帽体上。进一步地，所述激光测距元件的发射孔与所述针孔摄像头位于同一竖直线方向上，所述水准仪与所述竖直线垂直。进一步地，所述针孔摄像头上设有十字丝。进一步地，所述操作按钮包括传送按钮和测量按钮，长按所述传送按钮接通电源，短按所述传送按钮与外界设备进行数据传输；短按所述测量按钮获取测量数据。与已有技术相比，本技术显著的有益效果体现在：1、对于无法触及目标林木树高的测量，本技术可穿戴式树木测高帽仅需要测量人员在远处通视的条件下，利用眼睛瞄准树体的胸径处和树梢部即可得到测量结果，很好的解决了这类树体测高问题。2、可穿戴式树木测高帽充分考虑了人体工学原理，将测高仪器戴在头上既考虑到测量工作人员观测方便，又考虑到测量位移造成误差最小。3、可穿戴式树木测高帽工作原理是利用三角函数原理，不受树体高矮限制，都能实现准确测量。4、除了野外勘察外，在林业科学研究领域中，林木相对坐标也是基本的测量因子，如：角尺度、混交度、大小比和竞争因子等都是基于相对坐标求算的。可穿戴式树木测高帽集成了倾角传感器、激光测距元件和电子罗盘等多种元器件，不仅可以测量树高，还具有测量林木相对坐标以及样地标定的功能。5、通过终端设备(即手臂穿戴显示器)，可以将可穿戴式树木测高帽传来的信号存储，并实现查看、编辑、创建、转换和统计，还设有USB端口，可以将存储数据导入电脑里，有利于后台处理，实现了内外作业一体化。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为可穿戴式树木测高帽右侧视结构图；图2为可穿戴式树木测高帽左侧视结构图；图3为可穿戴式树木测高帽瞄准镜水平态示意图；图4为可穿戴式树木测高帽瞄准镜垂直态示意图；图5为瞄准镜部分结构拆解示意图；图6为可穿戴式树木测高帽光路图；图7为可穿戴式树木测高帽内侧视图；图8为控制器电路框图以及与外部的穿戴手臂显示器连接关系图；图9为穿戴手臂显示器形状图；图10a为可穿戴式树木测高帽测量平地原理图；图10b为可穿戴式树木测高帽测量高坡原理图；图10c为可穿戴式树木测高帽测量洼地原理图；图11为方形样地标定以及树木相对位置测量图。图中标号：1-帽体、2-帽带、3-瞄准镜、4-激光测距元件、5-针孔摄像头、6-水准仪、7-倾角传感器、8-控制器、9-MCU、10-FLASH存储器、11-wifi、12-GPS、13-电子罗盘、14-穿戴手臂显示器、15-传送按钮、16-测量按钮；301-镜头座、302-伸缩镜筒、303-物镜、304-分光棱镜、305-三棱镜、306-目镜306、401-激光测距元件的发射孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与实施例一起阐释本技术。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本技术技术方案作的唯一限定，凡是在本技术技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为在本技术的保护范围内。本技术是设计为佩戴在头上的，设有传感器和激光器，具有倾角感应和激光测距功能，基于三角函数原理，利用瞄准镜和激光点分别瞄测树体胸高和树梢位置，可得林本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴式树木测高帽，其特征在于：包括帽体(1)、帽带(2)、瞄准镜(3)、激光测距元件(4)、针孔摄像头(5)、水准仪(6)、倾角传感器(7)以及控制器(8)；所述帽体(1)正前方安装瞄准镜(3)、激光测距元件(4)、水准仪(6)、倾角传感器(7)、控制器(8)；所述帽带(2)夹层内有电线以及安装电池，外面设置操作按钮，所述帽带(2)下端安装针孔摄像头(5)；所述控制器(8)内有以MCU(9)为核心的电路，电路由所述操作按钮控制，由所述电池供电，所述MCU(9)与瞄准镜(3)、激光测距元件(4)、针孔摄像头(5)、水准仪(6)、倾角传感器(7)、FLASH存储器(10)连接；所述激光测距元件(4)和倾角传感器(7)将测得的数据发送给所述MCU(9)，所述MCU(9)利用三角函数原理计算获得树高。

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式树木测高帽，其特征在于：包括帽体(1)、帽带(2)、瞄准镜(3)、激光测距元件(4)、针孔摄像头(5)、水准仪(6)、倾角传感器(7)以及控制器(8)；所述帽体(1)正前方安装瞄准镜(3)、激光测距元件(4)、水准仪(6)、倾角传感器(7)、控制器(8)；所述帽带(2)夹层内有电线以及安装电池，外面设置操作按钮，所述帽带(2)下端安装针孔摄像头(5)；所述控制器(8)内有以MCU(9)为核心的电路，电路由所述操作按钮控制，由所述电池供电，所述MCU(9)与瞄准镜(3)、激光测距元件(4)、针孔摄像头(5)、水准仪(6)、倾角传感器(7)、FLASH存储器(10)连接；所述激光测距元件(4)和倾角传感器(7)将测得的数据发送给所述MCU(9)，所述MCU(9)利用三角函数原理计算获得树高。2.根据权利要求1所述的可穿戴式树木测高帽，其特征在于：所述测高帽上还设置有GPS(12)和电子罗盘(13)，都与所述MCU(9)电连接。3.根据权利要求1或2所述的可穿戴式树木测高帽，其特征在于：所述控制器(8)中还配置wifi(11)，一穿戴手臂显示器(14)，通过wifi与所述测高帽进行数据传输，所述穿戴手臂显示器(14)上有液晶显示屏、Flash存储器，还外设USB接口。4.根据权利要求1所述的可穿戴式树木测高帽，其特征在于：所述瞄准镜(3)包括镜头座(301)、伸缩镜筒(302)和光学器件，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔雷，徐伟恒，李陆勋，张敏琦，张镇宇，朱丽艳，王海亮，刘绍娟，张良，
申请(专利权)人：国家林业局昆明勘察设计院，西南林业大学，
类型：新型
国别省市：云南;53