一种集成化野外信息采集、定位和处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集成化野外信息采集、定位和处理系统和方法，其包括：由中央处理单元控制的定位单元、采集单元、姿态控制单元、传输单元，通过定位单元确定野外待采集的信息在同一时空的位置，通过实时接受ＧＰＳ信号，并将其转换成相应的坐标，从而把采样点及采样轨迹的信息准确的落到正确的时空位置上；利用采集单元将多重信息进行采集，通过组合多种功能的传感器，并将其设置在定位单元确定的时空位置上获取传感器感应的信号；通过姿态控制单元控制采集单元的运动并进行所述传感器的功能调整，以保证所述采集单元的正常工作；通过传输单元传输采集信息和控制单元的控制信息，由中央处理单元对采集到的信息进行对比分析并将处理结果输出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种野外信息的采集、定位与综合处理分析的系统与方法，集GPS(全球定位系统)、GIS(地理信息系统)、多种传感器和与其相对应的本底标准数据库于一体，特别是可根据用户不同需要，通过简单的组件式的调换软硬件，从而一次性完成用户所需相关信息的采集定位与实时综合分析的系统与方法。野外信息采集通常是一项十分繁复的工作，而且大部分工作需要多重信息一同分析才能得到结果，由于信息在种类上的差异较大(有图像视频信息采集、光谱数据采集、气体含量数据采集、土壤成份采集等等)，工作人员受到仪器、专业背景等方面的种种限制，往往一次只能采集一类数据，在野外将其保存在磁记录媒体上，待日后处理。即使经过多次采集把相关数据全部采集到，在回到办公室进行分析处理时，也会因为数据在时间上的差距导致研究结果的误差。另外值得注意的一点是，由于以往的数据采集方法没有定位装置(即便有，也是分开人为记录，造成增加工作量大并且在匹配过程中容易出错)，在处理时没有(精确)经纬度坐标，从而无法(精确)判断信息在空间上的一致性。以上提到的在以往野外信息采集过程中提到的数据时空差异问题，不但导致工作效率低下，而且容易在判断问题时片面化(只由一种数据分析)，其主要缺陷是信息的时空差异不能满足现今精确测绘分析的要求。虽然GPS全球定位系统，现今已在很多领域得到了广泛的应用，如汽车导航，探险辅助测量等等，但它们在地面近距离采样方面却未能和其它设备有效集成，从而降低了工作效率。另外，随着现今生活节奏的加快，在许多情况下人们需要对现场各种信息做出及时的采集并且在第一时间内做出综合分析和判断，如农作物病虫害一喷药，洪水水位流量——危险程度，道路建设等等，显然现有的方法无法完全满足需要。还有一点值得注意的就是，在很多情况下采样点的露天条件非常恶劣，人们长时间的工作会影响身体健康，还有些需要采样的地方甚至是十分危险的。一中央处理单元，通过计算机硬件和软件平台控制所述定位单元、姿态控制单元和传输单元，并对采集到的信息进行对比分析并将数据处理结果输出。上述的信息采集、定位和处理系统，其特点在于所述定位单元由GPS卡和外置GPS天线组成，所述GPS卡与所述控制单元集成在一起。上述的信息采集、定位和处理系统，其特点在于所述姿态控制单元由一可调整姿态的云台和安装在所述云台上的与多种传感器连接的统一硬件接口组成。上述的信息采集、定位和处理系统，其特点在于所述采集单元由多种组件式传感器组成，所述传感器设置有统一的硬件接口。上述的信息采集、定位和处理系统，其特点在于所述中央处理单元由工业控制计算机、标准接口及存贮在所述计算机存贮器上的软件控制系统组成；所述标准接口包括一用于与所述定位单元的GPS天线连接的硬件接口，一用于与所述采集单元的云台连接的硬件接口，一用于与所述采集单元的统一输出线相连的硬件接口；所述软件控制系统包括定位模块、传输采集模块、监视控制模块、分析模块以及计算机操作系统模块。上述的信息采集、定位和处理系统，其特点在于所述传输单元包括定制信号整合器、信号解码器及传输线，用于将各种传感器输入信号统一输出给所述中央处理单元。上述的信息采集、定位和处理系统，其特点在于所述传感器为视频传感器、温湿度传感器、气体传感器、光谱传感器、植物传感器、植物冠层分析传感器、植物光和作用传感器中任意一种，或者为其中任意组合。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种集成化野外信息采集、定位和处理的方法，其特征在于包括如下步骤a、在一采样点利用GPS系统接收GPS信号，并将所述信号传输给一计算机控制系统；b、根据需要设置多种相应的信号采集器采集所述采样点的各种信息，通过一监视控制单元显示所述信息，并根据显示情况相应调整所述信号采集器的采集姿态；c、在采集信息满足采集者要求时，执行一采集指令，将采样点定位在正确的时空位置上，并将所述采样点定位坐标及采样点运动轨迹信息传输给所述计算机控制系统，并将所述信息以文件形式存贮在所述计算机控制系统上；d、在所述计算机系统内设立一临时数据库，分类存贮所述采集信息；e、将所述分类的采集信息按类与一标准数据库内经过所述时空位置的标准数据进行对比分析，再对单独信息进行综合分析；f、将综合分析结果输出。上述的信息采集、定位和处理的方法，其特点在于在步骤c中，是将GPS信号转换成标准经纬度坐标或标准公里坐标信息。上述的信息采集、定位和处理的方法，其特点在于在步骤b或c中还包括如下步骤将各种信号采集器采集的不同格式的信息进行整合，将添加标识的统一二进制格式信号组成数据流利用一条数据线传输给计算机系统；对传回的数据进行数据格式校验；对校验满足要求的数据进行解码、数据格式还原，并对各处信号标识进行识别。上述的信息采集、定位和处理的方法，其特点在于在将信号解码分解还原的信号分别显示在计算机系统的一个显示屏幕上，并以特定格式显示在相应的窗口中。本系统的嫁接性非常好，即可以单人操作(肩背)，又可跟绝大多数交通工具，农业机械集成，这样工作人员的大部分工作就可以通过在车内操纵计算机就可以完成了，不仅降低了野外工作的劳动强度，更重要的是大大的提高了劳动效率。根据本专利技术所提供的一种即插即用的组件式的采样单元与处理单元的链接方法，用户可根据需要选择传感器和相应软件，完成所需信息的一次性采集和处理。采用上述系统和方法，可以在确保多种信息在同一时空位置的前提下，提供了对多重信息现场实时分析的方法，当统一时间同一地点的多种信息同系统本身已有的现场地理信息结合共同分析问题的时候，一是确保参考信息的正确性，另外其所得到的结果决不是简单的“1+1＝2”，它们会对工作人员从整体宏观的角度把握问题起到非常重要的作用。下面结合附图进一步说明本专利技术的实施例附图说明图1是本专利技术野外多重信息的采集、定位与综合处理系统示意2是图1中信号传输单元信号整合-分解示意3是本专利技术在精准农业方面的一种实施例图4是图3实施例中标准数据库三维索引示意5是图3实施例中分析过程中一种光谱分析过程示意图在图1和图2中，本专利技术设计的野外多重信息的采集定位与综合处理分析系统主要包括硬件子系统和软件子系统两个大的组成部分，其中硬件子系统又包括中央处理单元、定位单元、采集单元和传输单元四大单元，经高度集成形成两大部分，软件子系统包括定位模块、分析模块、控制模块和传输模块。现将其主要组成和功能介绍如下一、硬件子系统中央处理单元1由定制的工业控制计算机和相关元件组成，含三个标准接口，一个用于和GPS天线连接，一个用于和姿态控制单元的云台连接，另一个用于和采集单元的统一输出线相连，中央处理控制单元主要是对采集单元所采集的信息进行处理、保存。定位单元11由一GPS卡和外置天线组成，该GPS卡与中央处理控制单元集成，主要用于采样时的精确定位和采样轨迹的处理。姿态控制单元由可调整姿态的云台12和其上与多种传感器连接的标准接口组成，主要用于对用户所需信息的现场采集和与其对应的传感器的姿态调整。其中各种组件式传感器可由用户需要自行组装、排列，简单方便。采集单元由各种传感器A、B、C、D组成，用于采集用户所需要的各种信息，目前可使用的传感器包括视频传感器、温湿度传感器、气体(co2)传感器、光谱传感器、植物冠层分析传感器和植物光和作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成化野外信息采集、定位和处理系统，其特征在于包括： 一定位单元，用于确定野外待采集的信息在同一时空的位置，通过实时接受ＧＰＳ信号，并将其转换成相应的坐标，从而把采样点及采样轨迹的信息准确的落到正确的时空位置上； 一采集单元，用于对多重信息进行采集，通过组合多种功能的传感器，并将其设置在所述定位单元确定的时空位置上获取所述传感器感应的信号； 一姿态控制单元，用于控制采集单元的运动并进行所述传感器的功能调整，以保证所述采集单元的正常工作； 一传输单元，用于所述采集单元的采集信息和所述控制单元的控制信息的传输。 一中央处理单元，通过计算机硬件和软件平台控制所述定位单元、姿态控制单元和传输单元，并对采集到的信息进行对比分析并将数据处理结果输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炳方，
申请(专利权)人：吴炳方，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]