基于无人机的生态环境辅助监管系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，通过惯性导航和GPS相结合的算法，将惯性导航短距离内精度高的特点和GPS定位范围大但误差波动较低的特点相融合，实现无人机室外飞行的有效定位，并根据计算出的最优路径实现无人机的自主飞行，扩大环境检测的范围，避免了巡航过程中的监测死角；并且能够通过姿态解析计算，速度的积分以及多其他数据统合，且通过第一GPS模块的校正，实现无人机在室外的准确定位，从而为无人机巡检提供室外飞行的控制基础；同时并且能够通过不同的传感器实现以不同检测方式检测出不同类别的障碍物，避免无人机和空中障碍物碰撞，保证无人机及空中物体安全，减少损失。

Eco-environmental Supervisory System Based on UAV

【技术实现步骤摘要】
基于无人机的生态环境辅助监管系统
本技术涉及环境监测
，更具体的说是涉及一种基于无人机的生态环境辅助监管系统。
技术介绍
无人机因其可以快速、高效地进行实时监控，克服人工、视频、监测站等监管存在的数据支撑不足等问题，越来越被广泛运用于环保领域监测与防治，具有广阔的应用前景。但目前无人机应用中存在侦查范围有死角，躲避障碍物能力差等问题。因此，如何提供一种提高躲避障碍物能力并且扩大侦查范围的基于无人机的生态环境辅助监管系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，不仅能够准确定位，并且可以计算出巡航的最优路线，扩大环境检测的范围，避免了巡航过程中的监测死角，同时本技术能够根据周围障碍物灵活控制无人机巡航的方向和速度，提高工作效率。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，包括定位中心、无人机操控装置、PC端操控装置和无线通信系统，所述定位中心电信连接所述PC端操控装置，且所述无人机操控装置通过所述无线通信系统电信连接所述PC端操控装置；其中，所述无人机操控装置包括摄像机、智能避障器和无人机遥控器，且所述摄像机和所述智能避障器均电信连接所述无人机遥控器，从而所述无人机遥控器能够接收所述摄像机拍摄的生态环境图像，以便及时了解无人机所在位置的生态环境情况，同时，所述无人机遥控器接收所述智能避障器中所采集的障碍物信息，并根据所接收的障碍物信息灵活控制无人机前进的方向和速度，从而能够有效应急，避免无人机和空中障碍物碰撞，保证无人机及空中物体安全，减少损失，同时提高了工作效率；所述PC端操控装置包括巡航定位器和实时跟踪器，且所述巡航定位器包括惯性导航系统模块、第一GPS模块和捷联惯性导航系统模块，且所述惯性导航系统模块通过所述无线通信系统电信连接所述无人机遥控器，所述捷联惯性导航系统模块的输入端电信连接所述惯性导航系统模块，并且通过所述无线通信系统电信连接所述无人机遥控器，输出端与所述第一GPS模块电信连接，从而本技术通过所述无线通信系统实现所述巡航定位器与所述无人机操控装置中的所述无人机遥控器之间的通信交互，并且本技术通过惯性导航和GPS相结合的算法，将惯性导航短距离内精度高的特点和GPS定位范围大但误差波动较低的特点相融合，实现无人机室外飞行的有效定位，并根据计算出的最优路径实现无人机的自主飞行，扩大环境检测的范围，避免了巡航过程中的监测死角，同时本技术建立捷联惯性导航系统模块，从而能够通过姿态解析计算，速度的积分以及多其他数据统合，且通过第一GPS模块的校正，实现无人机在室外的准确定位，从而为无人机巡检提供室外飞行的控制基础；所述实时跟踪器通过所述无线通信系统电信连接所述无人机遥控器，且所述实时跟踪器远程电信连接所述定位中心，从而本技术通过所述无线通信系统实现所述实时跟踪器与所述无人机操控装置中的所述无人机遥控器之间的通信交互，并且所述实时跟踪器与所述定位中心远程电信连接，从而能够在人工与无人机距离较远的情况下，仍然可以在所述PC端操控装置中准确定位，为进一步勘查可疑点提供方便。优选的，所述智能避障器包括位置传感器、速度传感器、激光传感器和红外避障传感器，从而本技术能够全方位检测出空中的障碍物，并且能够通过不同的传感器实现以不同检测方式检测出不同类别的障碍物，提高无人机飞行的安全性。优选的，所述无人机遥控器包括微处理器和图像存储单元器，所述微处理器分别电信连接所述位置传感器、所述速度传感器、所述激光传感器和所述红外避障传感器，所述微处理器能够分别接收所述位置传感器、所述速度传感器、所述激光传感器和所述红外避障传感器所检测到障碍物的信息，从而所述微处理器根据接收的各传感器中的信息实时通过微型变频器控制无人机的伺服电机，进而所述伺服电机控制万向转动轴，所述万向转动轴带动万向转动轮前行和转向，也就是说，所述微处理器根据接收到的各传感器信息改变所述微型变频器的输出频率，从而通过所述微型变频器改变伺服电机输入电压的频率，进而控制无人机前进的速度和方向；所述图像存储单元器电信连接所述摄像机，从而所述摄像机拍摄的生态环境图像传送至所述微处理器中的所述图像存储单元器中，便于工作人员及时了解无人机所在位置的生态环境情况。优选的，所述微处理器包括无人机控制模块、感应信息接收存储模块和目标飞行区域设定单元，且所述无人机控制模块和所述感应信息接收存储模块均分别电信连接所述位置传感器、所述速度传感器、所述激光传感器和所述红外避障传感器，从而所述位置传感器、所述速度传感器、所述激光传感器和所述红外避障传感器所检测到的障碍物信息传送至所述微处理的所述无人机控制模块，所述无人机控制模块根据接收的各传感器中的信息实时控制无人机飞行的方向和速度(即所述无人机控制模块根据接收的各传感器中的信息实时通过微型变频器控制无人机的伺服电机，进而所述伺服电机控制万向转动轴，所述万向转动轴带动万向转动轮前行和转向，也就是说，所述无人机控制模块根据接收到的各传感器信息改变所述微型变频器的输出频率，从而通过所述微型变频器改变伺服电机输入电压的频率，进而控制无人机前进的速度和方向)，同时所述感应信息接收存储模块分别接收所述位置传感器、所述速度传感器、所述激光传感器和所述红外避障传感器所检测到的障碍物信息并进行存储，通过所述目标飞行区域设定单元确定无人机预设飞行起点至无人机预设降落终点之间的目标飞行区域，从而为无人机巡检提供室外飞行的飞行基础。优选的，所述目标飞行区域设定单元通过所述无线通信系统电信连接所述惯性导航系统模块，从而所述惯性导航系统模块接收所述目标飞行区域设定单元中确定的目标飞行区域，并通过A*算法在满足飞行约束的条件下，初步寻找出两点之间的最优路径，再通过蚁群算法，基于A*算法所初步寻找出的两点之间最优路径代价，求出多巡检目标情况下，满足无人机飞行约束的最终的最优飞行路线，扩大环境检测的范围，避免了巡航过程中的监测死角经检验具有良好的仿真效果；并且所述无人机控制模块通过所述无线通信系统电信连接所述捷联惯性导航系统模块的输入端，从而所述捷联惯性导航系统模块能够根据所述无人机控制模块所控制无人机飞行的方向和速度，进行姿态解析计算，速度的积分以及多其他数据统合，并通过第一GPS模块的校正，实现无人机的室外定位，从而为无人机巡检提供室外飞行的控制基础。优选的，所述实时跟踪器包括第二GPS模块、ZigBee模块、无线以太网模块和GPRS模块。优选的，所述定位中心包括锚节点、无线以太网AP和远程服务器，且所述锚节点无线连接所述ZigBee模块、所述无线以太网AP无线连接所述无线以太网模块，所述远程服务器无线连接所述GPRS模块，从而所述ZigBee模块与所述锚节点构成ZigBee网络，所述无线以太网AP与所述无线以太网模块构成无线以太网络，所述远程服务器与所述GPRS模块组成GPRS网络，从而通过布设多种网络，确保无人机与定位中心时刻保持精准定位。优选的，所述ZigBee模块包括CC243X系列无线通信芯片。优选的，所述无线通信系统包括包括Wifi传输单元、ZigBee传输单元、无线以太网单元和GPRS单元中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，其特征在于，包括定位中心(1)、无人机操控装置(2)、PC端操控装置(3)和无线通信系统(4)，所述定位中心(1)电信连接所述PC端操控装置(3)，且所述无人机操控装置(2)通过所述无线通信系统(4)电信连接所述PC端操控装置(3)；其中，所述无人机操控装置(2)包括摄像机(21)、智能避障器(22)和无人机遥控器(23)，且所述摄像机(21)和所述智能避障器(22)均电信连接所述无人机遥控器(23)；所述PC端操控装置(3)包括巡航定位器(31)和实时跟踪器(32)，且所述巡航定位器(31)包括惯性导航系统模块(311)、第一GPS模块(312)和捷联惯性导航系统模块(313)，且所述惯性导航系统模块(311)通过所述无线通信系统(4)电信连接所述无人机遥控器(23)，所述捷联惯性导航系统模块(313)的输入端电信连接所述惯性导航系统模块(311)，并且通过所述无线通信系统(4)电信连接所述无人机遥控器(23)，输出端与所述第一GPS模块(312)电信连接，所述实时跟踪器(32)通过所述无线通信系统(4)电信连接所述无人机遥控器(23)，且所述实时跟踪器(32)远程电信连接所述定位中心(1)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，其特征在于，包括定位中心(1)、无人机操控装置(2)、PC端操控装置(3)和无线通信系统(4)，所述定位中心(1)电信连接所述PC端操控装置(3)，且所述无人机操控装置(2)通过所述无线通信系统(4)电信连接所述PC端操控装置(3)；其中，所述无人机操控装置(2)包括摄像机(21)、智能避障器(22)和无人机遥控器(23)，且所述摄像机(21)和所述智能避障器(22)均电信连接所述无人机遥控器(23)；所述PC端操控装置(3)包括巡航定位器(31)和实时跟踪器(32)，且所述巡航定位器(31)包括惯性导航系统模块(311)、第一GPS模块(312)和捷联惯性导航系统模块(313)，且所述惯性导航系统模块(311)通过所述无线通信系统(4)电信连接所述无人机遥控器(23)，所述捷联惯性导航系统模块(313)的输入端电信连接所述惯性导航系统模块(311)，并且通过所述无线通信系统(4)电信连接所述无人机遥控器(23)，输出端与所述第一GPS模块(312)电信连接，所述实时跟踪器(32)通过所述无线通信系统(4)电信连接所述无人机遥控器(23)，且所述实时跟踪器(32)远程电信连接所述定位中心(1)。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，其特征在于，所述智能避障器(22)包括位置传感器(221)、速度传感器(222)、激光传感器(223)和红外避障传感器(224)。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的生态环境辅助监管系统，其特征在于，所述无人机遥控器(23)包括微处理器(24)和图像存储单元器(25)，所述微处理器(24)分别电信连接所述位置传感器(221)、所述速度传感器(222)、所述激光传感器(223)和所述红外避障传感器(224)，所述图像存储单元器(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博阳，
申请(专利权)人：武汉博感空间科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42