一种消落区识别系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种消落区识别系统，包括无人机及与无人机通信连接的地面站，无人机上加载有嵌入式控制器及与嵌入式控制器电性连接的电源、地理位置传感器、超声波传感器、图像传感器、图像传感器、激光雷达、无线通信模块；无线通信模块用于将上述传感器采集的信息通过无线通信网络发送给地面站，地面站用于通过通讯设备接收到上述信息后，经过处理得到消落区的地理位置信息和地貌信息，并控制无人机在规划的路径上飞行。本实用新型专利技术利用无人机、各种传感器以及大数据技术，能有效的解决消落区的识别问题，精度高、信息丰富且省时省力。

【技术实现步骤摘要】
一种消落区识别系统
本技术涉及消落区识别
，具体是一种消落区识别系统。
技术介绍
消落区是指水库、江河、湖泊等水体随季节性涨落，水陆衔接处土地周期性淹没而形成的干湿交替地带；作为水体与陆岸之间的缓冲带，具有截留库岸农业面源污染、水体保护、保持生态环境多样性及景观审美的功能。目前我国最大的消落区为三峡水库消落区，三峡水库按照夏低冬高的水位运行方式，在库区两岸形成了世界上面积最大(约348.9km2)、落差最大(145-175m海拔高程间，垂直距离达30m)、与天然河流涨落季节相反、且具有高度景观异质性(半年水体，半年陆地，地形多样)的消落区。消落区是水域与陆域的连接纽带。三峡水库消落区的形成将导致一系列的生态与环境问题，如消落区环境条件变化大、植被生长困难、生态脆弱；淹没土壤中残留有害物质浸出，缓坡地带季节性耕作可能产生面源污染，影响水库水质；消落区污染物滞留还可能诱发流行性疾病等。因此，三峡水库消落区的生态与环境问题受到了国家相关部门的高度重视和社会各界的广泛关注。在研究消落区的生态环境问题之前，首先需要收集消落区的水文、气象、土壤、植被及居民分布等资料，其中包括对消落区的地理信息进行收集和识别。传统的消落区的识别方法是通过遥感信息对消落区进行识别。这种方法有一个缺点是误差很大。由于消落区的宽度一般在几十米左右甚至更窄，而遥感数据的精度能达到几米左右，这就会很容易造成超过百分之十的误差；另外，在全年高水位和低水位的时候很可能缺乏遥感数据，造成消落区的识别结果误差进一步扩大。在精度误差很大的同时，无法获取消落区的地貌和类别，信息的有效价值非常低。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本技术提供了一种消落区识别系统，利用无人机、各种传感器以及大数据技术，能有效的解决消落区的识别问题，精度高、信息丰富且省时省力。一种消落区识别系统，包括无人机及与无人机通信连接的地面站，所述无人机上加载有嵌入式控制器及与嵌入式控制器电性连接的电源、地理位置传感器、超声波传感器、图像传感器、图像传感器、激光雷达、无线通信模块；电源与嵌入式控制器连接，用于为各设备组件提供工作电源；地理位置传感器用于采集消落区的地理位置坐标信息，超声波传感器用于采集无人机周边物体；图像传感器用于采集消落区的图像；红外传感器用于采集消落区的红外遥感信息；激光雷达用于采集消落区的地面三维信息；无线通信模块用于将上述信息通过无线通信网络发送给地面站。进一步的，所述地理位置传感器采用GPS芯片或者北斗芯片。进一步的，所述图像传感器采用高分辨率的摄像头。本技术利用无人机和地理位置传感器配合，能采集高精度的消落区地理位置信息；采用图像传感器和红外传感器等多种传感器结合，能更准确识别消落区的地理位置和区域范围；采用图像三维重建技术和激光雷达传感器，能准确识别消落区的地貌特征；由地面站控制能进行消落区信息自动采集，省时省力。附图说明图1是本技术消落区识别系统其中一个实施例的结构示意图；图2是本技术消落区边界线图像识别示例；图3是本技术消落区边界线红外遥感图像识别示例。图中：10—无人机，11—嵌入式控制器，12—电源，13—地理位置传感器，14—超声波传感器，15—图像传感器，16—图像传感器，17—激光雷达，18—无线通信模块，20—地面站。具体实施方式下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。图1所示为本技术消落区识别系统其中一个实施例的结构示意图，所述消落区识别系统包括无人机10及与无人机10通信连接的地面站20。所述无人机10上加载有嵌入式控制器11及与嵌入式控制器11电性连接的电源12、地理位置传感器13、超声波传感器14、图像传感器15、图像传感器16、激光雷达17、无线通信模块18。其中，电源12与嵌入式控制器11连接，用于为各设备组件提供工作电源；地理位置传感器12用于采集消落区的地理位置坐标信息，超声波传感器14用于采集无人机10周边物体；图像传感器15用于采集消落区的图像；红外传感器16用于采集消落区的红外遥感信息；激光雷达17用于采集消落区的地面三维信息；无线通信模块18用于将上述信息通过无线通信网络发送给地面站20，地面站用于通过通讯设备接收到上述信息后，经过处理得到消落区的地理位置信息和地貌信息，并控制无人机在规划的路径上飞行。地理位置传感器12可以采用现在市场上商用的GPS芯片或者北斗芯片等，定位精度可以达到1m；图像传感器15可以采用目前市场上商用的高分辨率的摄像头，比如目前市场上比较流行的大疆无人机，图像传感器15的尺寸可以达到4/3"，有效像素可以达到1600万，对焦范围支持20厘米-无穷；红外传感器16可以采用目前市场上商用的红外传感器，最长工作距离可以达到几百米；超声波传感器14可以广泛应用在物体监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便，防水型，发射夹角较小，灵敏度高；激光雷达17采集消落区周边的激光信息，通过无线通信模块18发送给地面站20。通过对环境或物体不同角度的照片进行处理，可以获得环境或物体的三维模型。激光雷达20的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达20的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达20到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。目前，基于图像的三维重建和激光雷达的使用都很广泛，两者结合可以获得更好的三维重建效果。水面和陆地的图像是不同的，通过计算机的图像识别技术，可以区分两种地貌特征。操作员可以人为标记两种地貌特征分别为水面和陆地。当地面站接收到新的图像信息时，就可以自动标记两种地貌特征，进行自动的图像识别，从而获取水面和陆地的边界线，如图2所示。使用红外传感器也是同样的道理，如图3所示消落区边界线红外遥感图像识别示例。其中，消落区地理位置信息和地貌信息具体获取步骤如下：消落区识别系统在水位最高处时，无人机10对消落区区域执行信息获取任务；水库在水位最高处时，通知地面站20启动消落区识别任务；消落区识别系统在水位最低处时，无人机10对消落区区域进行信息获取任务；水库在水位最低处时，通知地面站20启动消落区识别任务；地面站20通过分析对比上述两次任务的地理位置信息和地貌信息，获得消落区的地理位置信息和地貌信息。本技术利用无人机和地理位置传感器配合，能采集高精度的消落区地理位置信息；采用图像传感器和红外传感器等多种传感器结合，能更准确识别消落区的地理位置和区域范围；采用图像三维重建技术和激光雷达传感器，能准确识别消落区的地貌特征；由地面站控制能进行消落区信息自动采集，省时省力。以上所述，仅为本技术的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消落区识别系统，其特征在于：包括无人机及与无人机通信连接的地面站，所述无人机上加载有嵌入式控制器及与嵌入式控制器电性连接的电源、地理位置传感器、超声波传感器、图像传感器、图像传感器、激光雷达、无线通信模块；电源与嵌入式控制器连接，用于为各设备组件提供工作电源；地理位置传感器用于采集消落区的地理位置坐标信息，超声波传感器用于采集无人机周边物体；图像传感器用于采集消落区的图像；红外传感器用于采集消落区的红外遥感信息；激光雷达用于采集消落区的地面三维信息；无线通信模块用于将上述信息通过无线通信网络发送给地面站。/n

【技术特征摘要】
1.一种消落区识别系统，其特征在于：包括无人机及与无人机通信连接的地面站，所述无人机上加载有嵌入式控制器及与嵌入式控制器电性连接的电源、地理位置传感器、超声波传感器、图像传感器、图像传感器、激光雷达、无线通信模块；电源与嵌入式控制器连接，用于为各设备组件提供工作电源；地理位置传感器用于采集消落区的地理位置坐标信息，超声波传感器用于采集无人机周边物体；图像传感器用于采集消落...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆非，李文军，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42