[發明專利]一種基于無人機航拍的災害監測電子勾繪系統

無效

• 申請號: 201110228076.6
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102419171A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 王橋生;黃向勇;張劉源
• 申請（專利權）人: 王橋生;黃向勇;張劉源
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;H04N7/18;G01S19/42;G09B29/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于無人機航拍的災害監測電子勾繪系統，該系統屬于航空電子勾繪技術。

背景技術

航空電子勾繪技術，早在二十世紀國外就開始探索應用，當時只是局限于采用空中監測手段對森林健康狀況進行調查，直到1955年資深昆蟲學者W.J.Buckhorn和林務官JohnF.Wear在共同撰寫的《森林昆蟲空中監測組織與實施》一文中第一次公開介紹了空中勾繪監測，該成果對航空監測技術的發展影響深遠。隨著計算機和GPS技術的發展，航空勾繪監測已經成為航空監測的主導技術。目前，美國已發展成為世界上航空電子勾繪監測技術水平較高的國家。近年來，我國開始從國外引進這一技術準備在森防上試用。

航空電子勾繪(D-ASM)是采用遙感監測技術，利用飛機、繪圖軟件平臺在空中將森林健康狀況有目的性的人工描繪在地圖上的技術，它是將技術人員、圖形實時勾繪和科學數據收集相結合形成的操作模式，具有較強的主觀性。監測技術人員須搭乘飛機在空中通過目測或望遠鏡對林區病蟲災害觀察判斷估測，其優勢表現在信息獲取與處理的高速、實時以及應用的高精度、可定量化等方面。

目前，航空電子勾繪技術的應用領域仍局限于林業有害生物監測，尤其在我國還沒有形成實施推廣應用的條件和手段，其存在的主要問題是：采用航空電子勾繪技術應用于林業有害生物監測防控，一是勾繪監測技術人員的空中目測技術性強、要求高、須經專業培訓，而且監測局限性大；二是不同區域、不同飛行速度、不同飛行高度、不同勾繪技術人員對獲取相關參數條件的綜合分析有誤差；三是應用實施受制于飛機條件，依賴性較強，反映在GPS信號接收有滯后現象，主要是飛機位置與實際飛行位置滯后，飛行航跡實時顯現間斷，導致勾繪精確度不穩定；四是引進的設備和繪圖軟件系統不穩定、設置不當，需要全面創新處理；五是空中監測成本費用太高。為此，利用現有航空勾繪技術與地面勾繪、視頻技術和軟件平臺相結合，是當前航空電子勾繪技術的應用領域廣泛性、提高災害監測的準確度、節省人力、物力、時間、低成本等迫切需要解決的重大課題。

發明內容

本發明的目的是針對現有勾繪技術人員搭乘有人駕駛的飛機在空中目測或望遠鏡觀測獲取信息數據存在的問題，綜合采用現有航空電子勾繪技術、遙感監測技術、無線通訊技術、視頻實時圖像回傳技術、無人機飛行控制技術等，通過技術創新與整合，而提出一種基于無人機航拍的災害監測電子勾繪系統，該系統應用方便、操作簡單、便于維護、實時性好，可以使飛行航跡與回傳圖像信號的實時顯現同步、不間斷，其勾繪精確度完全滿足防控決策的要求，能解決監測技術人員必須搭乘飛機在空中目測勾繪、信號接收滯后、對勾繪標志物的位置、受災害范圍估測出現誤差等問題，從而能實現無人機空中航拍監測與地面工作站的電子勾繪系統平臺相結合、達到節省人力、物力和時間、降低監測成本的目標，提高災害監測的準確度。

本發明基本構思的核心技術是使用無人機技術、視頻實時圖像信號回傳技術，通過GPS信息調制編碼技術和混合信號解碼技術與地面工作站的繪圖軟件平臺結合的電子勾繪系統，同時輔助以圖像監視屏幕與接收裝置直接相連顯示實拍圖像的方式，以保證災害監測圖像信號的實時、同步、精確無誤。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術解決方案：

本發明的一種基于無人機航拍的災害監測電子勾繪系統，包括無人機機載系統、圖像信息系統、地面勾繪軟件平臺系統以及適配的電源，所述無人機機載系統、圖像信息系統、地面勾繪軟件平臺系統之間依次通過無線通訊方式連接，電源通過連接導線與勾繪軟件平臺系統連接。

本發明的技術方案中，所述無人機機載系統的結構包括機載攝像機、GPS、調制編碼器和發射機，攝像機與發射機連接，調制編碼器串連接GPS與發射機，攝像機用于拍攝災害現場畫面實景圖，并將實景圖畫面幀輸出；調制編碼器用于將GPS采集的數據信息編成可發送信號傳給發射機發送；發射機用于接收從攝像機輸入的圖像信號和從調制編碼器輸入的GPS信號，并一同將兩路混合信號通過無線通訊實時與圖像信息系統連接發送。

本發明的技術方案中，所述圖像信息系統的結構包括接收機、圖像監視器和GPS解碼器，接收機與圖像監視器和GPS解碼器分別連接，接收機用于無人機機載系統發送的圖像畫面和GPS數據的混合信號，并實時給出航拍圖像和GPS信息；圖像監視器用于顯示接收機輸入的航拍實時圖像，以輔助勾繪軟件平臺系統繪圖勾繪對比；GPS解碼器用于將包含GPS信息的混合信號解調，并將解調后的GPS信息通過無線通訊與地面勾繪軟件平臺系統連接發送。