基于无人机飞行平台的森林火灾检测系统技术方案

技术编号:15748156 阅读:69 留言:0更新日期:2017-07-03 07:08
一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,所述系统包括无人机系统和森林火灾检测系统两个系统。其主要特征是能够巡视森林,并及时发现森林火灾燃烧点和燃烧的范围,所述激光雷达通过激光发射机发射激光对森林进行检测,激光通过燃烧区域后被吸收、反射,光学接收机接收反射光,信号转化器将光信号转换为电信号,微处理器对电信号进行处理。本发明专利技术的优点是装置方便携带,能远距离、大范围地检测森林火灾,精确的测量火灾地点和范围。基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统同时能探测森林温度的变化,达到巡视森林火灾的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机飞行平台的森林火灾检测系统
本专利技术涉及一种检测系统,具体的技术涉及一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统。
技术介绍
森林,是一个高密度数目的区域,森林与所在的空间的非生物环境有机的结合在一起,构成了完整的生态系统,是人类赖以生存和发展的资源和环境。森林中覆盖着植物群落,对二氧化碳的下降,动物群落,调节水利和巩固土壤起着重要作用,是地球生物圈最重要的生态环境之一。但是有森林,森林火灾就会伴随着发生,森林火灾不仅烧死、烧伤林木,直接减少森林面积,而且严重破坏森林结构和森林环境,导致森林生态系统失去平衡,森林生物量下降,生产力减弱,益兽益鸟减少,甚至人畜伤亡。在无人机遥感
中,最常用的就是无人机遥感技术。该技术是设计和规划航道路线,通过航空拍摄,实时接收遥感影像。其中关键的是影像的处理部分,这关系到影像的精度和分析的准确性。这也是其不足的地方,需要高精度的传感器来保证航拍影像的质量,而且影像数据处理软件的处理时间也长。该专利技术与无人机遥感技术相比,不需要高精度的传感器,因此无人机不需要承受那么大的载荷。同时该专利技术不需要复杂的影像数据处理,可以达到实时显示森林环境变化和火灾发生情况。现有的森林火灾检测方法,一般都需要花费大量的人力、物力、财力。本专利技术与其相比较,最大的优点就是通过巡检森林,克服了遥测大面积、长距离检测和人力资源消耗巨大的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统。能够解决森林人工巡视难度大,在复杂地形无法很好探测的问题。还能克服无人机遥感技术中复杂的影像数据处理,达到实时检测森林火灾的目的。同时解决了辽望台检测地形地势的限制、覆盖面积小、检测存在死角和空白,以及航空巡护与卫星遥感耗费大量人力、物力、财力的缺点。为解决以上述问题,本专利技术提出一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,包括无人机系统和森林火灾激光雷达检测系统。无人机系统包括机载控制系统和地面控制系统。机载控制系统主要包括第一微处理器、GPS模块、第一无线通讯模块、飞行控制模块。地面控制系统由第二无线通讯模块、监控计算机、服务器组成;森林火灾激光雷达检测系统包括激光雷达控制系统、森林火灾检测系统。森林火灾检测系统由激光雷达、高分辨率航拍数码相机。激光雷达控制系统由第二微处理器、第三无线通讯模块、激光控制器组成。所述机载系统中,GPS模块、第一无线通讯模块、飞行控制模块与第一微处理器相连接;第一微处理器中有无人机飞行路线存储器,可以事先在存储器中储存飞行路线,通过微处理器读取路线,对飞行模块进行控制,使无人机按照安排好的路线飞行;GPS模块能实时反馈无人机地理位置;第一微处理器与无线通讯模块相连接,通过第一无线通讯模块,使无人机与地面控制系统的服务器相互通讯,对无人机进行控制,能够实时获取无人机的地理位置信息。所述地面控制系统中,第二无线通讯模块与服务器连接,服务器与监控计算机相连接;地面工作人员通过监控计算机,第一无线通讯模块和第二无线通讯模块双向通信,再通过第一微处理器完成对无人机的控制,修正无人机飞行航线,以防航线偏移;当检测到森林中有明火或发生火灾,温度和烟雾达到森林火灾检测系统的最小检测极限;监控计算机可以通过第二无线通讯模块,控制第二微处理器和激光控制器,能获取火灾发生地点的地理位置与火灾地点的高清图像,判断是否发生灾情。所述森林火灾检测系统中,通过激光吸收光谱遥感技术对森林火灾进行检测;通过激光吸收光谱遥感技术对森林火灾进行检测;所述系统采用激光雷达通过激光发射机发射光脉冲,再由光学接收机接收反射光脉冲,并用信号转换器将光脉冲转化为电脉冲送入微处理器2进行处理;当检测到森林中有明火或有烟尘产生时,可以通过高分辨率航拍数码相机对火灾地点进行拍摄,并通过无线通讯模块3传输回地面控制系统。所述激光雷达控制系统中,激光控制器、无线通讯模块、激光接收机与第二微处理器相连接;监控计算机通过第二微处理器控制激光控制器,来调节激光器的电流和温度,并控制高重复频率激光器发射激光;第二微处理器将探测到的森林火灾地理位置、火灾地点的高清图像和激光雷达工作状况,通过第三无线通讯模块实时发送给地面服务器。所述的激光发射机提供100MHz的光脉冲,并对激光雷达射出的光束进行准直。所述的光学接收机接收反射光束,探测反射光谱,测量发射激光脉冲信号和接收激光脉冲信号的时间间隔,测量接收激光脉冲信号的峰值。所述的无人机通过电源管理电路由锂电池或太阳能板驱动,阳光充足时太阳能板能给锂电池充电。本专利技术的优点提出一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,在指定的森林飞行路线上巡视,能及时探测森林火灾地点与范围。同时,接收的是探测区域的反射波,反射信号更强,系统的灵敏度更高。并支持数据在网络平台上共享,从而可以实现森林火灾的实时检测以及提高工作效率。与无人机遥感技术相比,不需要高精度的传感器,因此无人机不需要承受那么大的载荷。同时不需要复杂的影像数据处理,可以达到实时显示发生森林火灾的实际地理位置和火灾的燃烧范围。本专利技术与人工巡视、辽望台检测、卫星遥感线比较,最大的优点是解决了在复杂地形无法很好探测的问题。同时解决了辽望台检测地形地势的限制、覆盖面积小、检测存在死角和空白,以及航空巡护与卫星遥感耗费大量人力、物力、财力的缺点。附图说明图1:本专利技术无人机的森林火灾激光雷达检测系统的原理框图。图2:本专利技术无人机飞行平台的森林火灾检测系统工作流程示意图。图3:本专利技术无人机系统工作流程示意图。图4:本专利技术森林火灾检测系统工作流程示意图。具体实施方式如图1、2所述,本专利技术提出一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,包括无人机系统和森林火灾激光雷达检测系统。无人机系统包括机载控制系统和地面控制系统。机载控制系统主要包括GPS模块1、第一微处理器2、第一无线通讯模块3、飞行控制模块4;地面控制系统由第二无线通讯模块5、服务器6、监控计算机7组成。森林火灾激光雷达检测系统包括激光雷达控制系统、森林火灾检测系统。森林火灾检测系统由激光雷达8、高分辨率航拍数码相机9。激光雷达控制系统由第二微处理器10、第三无线通讯模块11、激光雷达控制器12。所述GPS模块1、第一微处理器2、飞行控制模块4、第一无线通讯模块3安装在无人机上。激光雷达8、激光雷达控制器12、第二微处理器10、第三无线通讯模块11、高分辨率航拍数码相机9安装在无人机挂载的实验舱内。第二无线通讯模块5、服务器6、监控计算机7安装在地面监控室内。无人机系统包含机载控制系统、地面控制系统两个子系统。机载控制系统是控制无人机飞行,并与地面控制室进行通信,来调整飞行航迹。地面控制系统主要与第一微处理器2进行通信,在地面监控室中实时控制无人机飞行。GPS模块1是通过第一微处理器2,以无线通信的方式与地面监控计算机进行通信,能够实时获取无人机的地理位置信息。无人机起飞之前,首先通过地面监控计算机7,控制第一微处理器2内置的航迹存储器,读取无人机飞行的路线。准备就绪后,无人机起飞,自动按照指定路径进行飞行。接着,在地面的监控计算机7上,通过控制第二微处理器10打开激光雷达控制器12,调节高重复频率激光器的温度和电流,同时第二微处理器10产生扫描信号,用于激光器的调谐,本文档来自技高网...
基于无人机飞行平台的森林火灾检测系统

【技术保护点】
一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,其特征在于:所述的无人机的森林火灾激光雷达检测系统包括无人机系统和森林火灾激光雷达检测系统;所述无人机系统包括机载控制系统和地面控制系统;机载控制系统主要包括第一微处理器、GPS模块、第一无线通讯模块、飞行控制模块;地面控制系统由第二无线通讯模块、监控计算机、服务器组成;森林火灾激光雷达检测系统包括激光雷达控制系统、森林火灾检测系统;森林火灾检测系统由激光雷达、高分辨率航拍数码相机;激光雷达控制系统由第二微处理器、第三无线通讯模块、激光雷达控制器。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,其特征在于:所述的无人机的森林火灾激光雷达检测系统包括无人机系统和森林火灾激光雷达检测系统;所述无人机系统包括机载控制系统和地面控制系统;机载控制系统主要包括第一微处理器、GPS模块、第一无线通讯模块、飞行控制模块;地面控制系统由第二无线通讯模块、监控计算机、服务器组成;森林火灾激光雷达检测系统包括激光雷达控制系统、森林火灾检测系统;森林火灾检测系统由激光雷达、高分辨率航拍数码相机;激光雷达控制系统由第二微处理器、第三无线通讯模块、激光雷达控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,其特征在于:所述的机载控制系统由第一微处理器与GPS模块、第一无线通讯模块以及飞行控制模块相连接;第一微处理器中有无人机飞行路线存储器,可以事先在存储器中储存飞行路线,通过微处理器读取路线,对飞行模块进行控制,使无人机按照预定路线飞行;GPS模块能实时反馈无人机地理位置;第一微处理器与第一无线通讯模块相连接,通过第一无线通讯模块,使无人机与地面控制系统服务器相互通讯。3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的森林火灾激光雷达检测系统,其特征在于:所述地面控制系统中,第二无线通讯模块与服务器相连接,服务器再与监控计算机连接;地面工作人员通过监控计算机,以无线通讯的方式,第一无线通讯模块与第二无线通讯模块进行双向通讯,再通过第一微处理器完成对无人机的控制,修正无人机飞行航线,以防航线偏移;当检测到森林中有明火或有烟尘产生时,监控计算机可以通过第二无线通讯模块,第二控制微处理器与激光雷达控制器,能获取火灾发生地点的地理位置与火灾地点的高清图像,判断是否发生灾情。4.根据权利要求1所述的一种基于无...

【专利技术属性】
技术研发人员:沈凡超吴涛李亚雷房辉钟芳胜
申请(专利权)人:南昌航空大学
类型:发明
国别省市:江西,36

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