基于gps和微波測距的森林著火點定位方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠迅速、準確判斷森林著火點位置的基于GPS和微波測距的森林著火點定位方法。在無人機上有GPS接收器和云臺；在云臺上設置攝像機、微波測距儀；與地面的控制中心的進行無線通訊的控制器分別與驅動云臺動作的驅動器、控制無人機動作的駕駛中心、攝像機、微波測距儀、GPS接收器電連接；著火點定位方法是：攝像機對森林攝像，把拍攝的圖像實時傳輸到控制中心；控制中心看到森林著火圖像后，讓無人機懸停；微波測距儀測量其至著火點的距離L,控制器測定攝像機光軸與XwYwZw大地坐標系中XwYw水平面的夾角B和攝像機光軸在水平方向上的投影與Yw軸的夾角A，GPS接收器接收到在XwYwZw大地坐標系中坐標S(XS,YS,ZS)，以XE=LcosAcosB+XS，YE=LsinAcosB+YS，ZE=LsinB+ZS計算出著火點的坐標E（XE，YE，ZE）。
【專利說明】基于GPS和微波測距的森林著火點定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及對森林的著火點進行快速、準確定位的著火點定位方法。
【背景技術】
[0002] 森林著火對森林的危害很大。為了能夠及時發現火情，一般在森林里構建瞭望塔， 以人工進行定期觀察。也有采用帶有攝像機的無人機進行巡視的方法，無人機把拍攝的圖 像傳輸給控制中心，控制中心再度圖像進行技術分析，判斷有無著火，如果已經著火，再根 據圖像與地形圖進行比對，判斷著火點的位置。這種方法，數據處理量很大，判斷時間長，而 且得到的著火點位置誤差很大，對救火、滅火的作用不大。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種能夠迅速、準確判斷森林著火點位置的基于GPS和微波 測距的森林著火點定位方法。
[0004] 本發明的基于GPS和微波測距的森林著火點定位方法，在無人機上設置有GPS接 收器和既然夠左右旋轉又能上下旋轉的云臺；設置在云臺上的攝像機、微波測距儀；用于 與地面的控制中心的進行無線通訊的控制器分別與驅動云臺動作的驅動器、控制無人機動 作的駕駛中心、攝像機、微波測距儀、GPS接收器電連接；所述著火點定位方法是： 在無人機在森林上方飛翔時，通過攝像機對森林攝像，并通過控制器把拍攝的圖像實 時傳輸到控制中心； 如果在控制中心看到森林著火的圖像，以控制中心向駕駛中心發送指令，讓無人機懸 停； 通過微波測距儀測量其至著火點的距離L，通過控制器測定攝像機光軸與XwYwZw大地 坐標系中的XwYw水平面的夾角B和攝像機光軸在水平方向上的投影與Yw軸的夾角A，GPS 接收器接收到在XwYwZw大地坐標系中坐標S (XS，YS，ZS)， 以下式計算出著火點的坐標E (XE，YE，ZE): XE=LcosAcosB+XS YE=LsinAcosB+YS ZE=LsinB+ZS〇
[0005] 上述的森林著火點定位方法，把距離L、夾角B、夾角A、XS值、YS值、ZS值通過控 制器發送至控制中心，在控制中心計算出著火點的坐標E (XE，YE，ZE)并顯示。
[0006] 上述的森林著火點定位方法，GPS接收器設置與攝像機上，并位于攝像機光軸上。 這樣，能夠進一步減小定位的誤差。
[0007] 本發明的有益效果：本發明把GPS接收器、攝像機、微波測距儀、能夠左右轉動和 上下轉動的云臺等有機的融合在無人機上，微波測距儀測量其至著火點的距離L，控制器 測定攝像機光軸與XwYwZw大地坐標系中的XwYw水平面的夾角B和攝像機光軸在水平方向 上的投影與Yw軸的夾角A，GPS接收器接收到在XwYwZw大地坐標系中坐標S (XS，YS，ZS)， 以此快速計算得到著火點的坐標。該方法能夠快速發現火情，及時得到著火點的確切位置， 為救火提供有力支持，能夠減小火災造成的損失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發明中使用的無人機(含有GPS接收器、攝像機、微波測距儀、云臺）的框 圖； 圖2是GPS接收器(攝像機）所在的S點和著火點E點的空間位置示意圖。
【具體實施方式】
[0009] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0010] 參見圖1、2,在受地面遙控的無人駕駛飛機(無人機）上設置控制器和既能繞 XwYwZw大地坐標系中的Zw軸左右旋轉又能在XwZw(或者YwZw)平面內上下旋轉的云臺；在 云臺上固定有攝像機、微波測距儀；GPS接收器與攝像機相連，并位于攝像機的光軸上。控 制器用于與地面的控制中心進行無線通訊，控制器分別與驅動云臺動作的驅動器、控制無 人機動作的駕駛中心、攝像機、微波測距儀、GPS接收器電連接。
[0011] 微波測距儀的正前方測距方向與攝像機光軸方向保持平行，云臺在驅動器的驅動 下左右旋轉和上下旋轉，固定在云臺上的微波測距儀和攝像機一起隨云臺動作。云臺的左 右旋轉角度和上下旋轉角度是由控制中心控制的，控制中心把需要云臺左右旋轉的角度和 上下旋轉的角度通過控制器發送給驅動器，驅動器按照接收的指令驅動云臺轉動。控制器 能夠實時計算出攝像機光軸與XwYwZw大地坐標系中的XwYw水平面的夾角B和攝像機光軸 在水平方向上的投影與Yw軸的夾角A。
[0012] 以控制中心向駕駛中心發送指令，通過駕駛中心控制無人機在森林上方飛翔。
[0013] 在無人機在森林上方飛翔時，控制云臺有規律的動作，并通過攝像機對森林攝像， 并通過控制器把拍攝的圖像實時無線傳輸到控制中心。
[0014] 如果在控制中心看到森林著火的圖像，控制中心向控制器發送指令，云臺停止動 作，同時通過駕駛中心讓無人機懸停。此時，著火點位于攝像機的光軸上。
[0015] 參見圖2,通過GPS接收器接收到GPS接收器在XwYwZw大地坐標系中坐標 S(XS，YS，ZS)。由于GPS接收器、攝像機、微波測距儀之間距離很小，可以認為GPS接收器、 攝像機、微波測距儀均位于S點。通過微波測距儀測量微波測距儀至著火點的距離L，通過 控制器得到攝像機光軸SE與XwYwZw大地坐標系中的XwYw水平面的夾角B和攝像機光軸 在水平方向上的投影SF與Yw軸的夾角A。
[0016] 把距離L、夾角B、夾角A、XS值、YS值、ZS值通過控制器發送至控制中心，在控制 中心以下式計算出著火點的坐標E (XE，YE，ZE)并顯示。
[0017] XE=LcosAcosB+XS YE=LsinAcosB+YS ZE=LsinB+ZS〇
【權利要求】
1. 基于GPS和微波測距的森林著火點定位方法，其特征是：在無人機上設置有GPS接 收器和既然夠左右旋轉又能上下旋轉的云臺；設置在云臺上的攝像機、微波測距儀；用于 與地面的控制中心的進行無線通訊的控制器分別與驅動云臺動作的驅動器、控制無人機動 作的駕駛中心、攝像機、微波測距儀、GPS接收器電連接；所述著火點定位方法是： 在無人機在森林上方飛翔時，通過攝像機對森林攝像，并通過控制器把拍攝的圖像實 時傳輸到控制中心； 如果在控制中心看到森林著火的圖像，以控制中心向駕駛中心發送指令，讓無人機懸 停； 通過微波測距儀測量其至著火點的距離L，通過控制器測定攝像機光軸與XwYwZw大地 坐標系中XwYw水平面的夾角B和攝像機光軸在水平方向上的投影與Yw軸的夾角A，GPS接 收器接收到在XwYwZw大地坐標系中坐標S (XS，YS，ZS)， 以下式計算出著火點的坐標E (XE，YE，ZE): XE=LcosAcosB+XS YE=LsinAcosB+YS ZE=LsinB+ZS〇
2. 如權利要求1所述的森林著火點定位方法，其特征是：把距離L、夾角B、夾角A、XS 值、YS值、ZS值通過控制器發送至控制中心，在控制中心計算出著火點的坐標E (XE，YE， ZE)并顯示。
3. 如權利要求1所述的森林著火點定位方法，其特征是：GPS接收器設置與攝像機上， 并位于攝像機光軸上。
【文檔編號】G01S19/46GK104049267SQ201410316018
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】張思玉, 何誠 申請人:南京森林警察學院
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