[發(fā)明專利]一種基于無線圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)的野生動物監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310563162.1
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103561242B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍國;羅鑫;李文彬;張希剛;陳善安
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于無線圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)的野生動物監(jiān)測系統(tǒng)，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

野生動物的生存與發(fā)展維系著整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。野生動物種類、數(shù)量和棲息地狀況是生態(tài)系統(tǒng)變化和反映管理策略的重要指示因子。野生動物監(jiān)測可以提供野生動物資源種類、數(shù)量和棲息地狀況的必要信息，幫助研究人員掌握野生動物資源現(xiàn)狀以及野生動物資源的動態(tài)變化，為有效保護、持續(xù)利用、科學管理野生動物資源提供依據(jù)。

野生動物監(jiān)測對于保護稀瀕危野生動物物種尤為重要。野生動物監(jiān)測，主要面臨環(huán)境復雜性、動物習性特殊性和差異性等挑戰(zhàn)。野生動物監(jiān)測是國內(nèi)外研究的熱點領(lǐng)域，而目前國內(nèi)有關(guān)野生動物的長期動態(tài)監(jiān)測的研究還十分缺乏。野生動物監(jiān)測的關(guān)鍵在于連續(xù)獲得監(jiān)測范圍內(nèi)某種動物的數(shù)量及有關(guān)資料。概括起來，野生動物監(jiān)測主要有以下幾種方式：1.人工野外調(diào)查，具體方法有截線法、定點計數(shù)法、遇見率法、問卷調(diào)查法等，該方式監(jiān)測范圍有限、勞動強度大，危險性高，而且不能實現(xiàn)全天候監(jiān)測；2.全球定位系統(tǒng)(GPS)項圈方式，相對于傳統(tǒng)的無線電項圈，GPS項圈提供更好的空間分辨率和在更廣闊的時間和空間條件下確定位置，但該監(jiān)測方式不夠友好，也不能獲取動物影像信息；3.紅外相機方式，紅外相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)存儲在本地大容量SD存儲卡內(nèi)，研究人員每隔一定時間間隔，要去現(xiàn)場取出SD卡，讀出數(shù)據(jù)，這種方式存在數(shù)據(jù)采集滯后、監(jiān)測周期長、勞動強度大、危險性高等弊端，也有的紅外相機跟3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，將采集到的圖像數(shù)據(jù)通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶手機，該方式依賴3G手機信號覆蓋，而在一些國家級自然保護區(qū)的核心區(qū)是沒有手機信號的；4.無線攝像頭，無線寬帶微波傳輸圖像，該方式需要市電供電，而且由于部署較高，容易受樹冠遮擋，很難獲取林中活動野生動物影像，該設(shè)備造價也比較高；5.衛(wèi)星遙感監(jiān)測，衛(wèi)星遙感綜合監(jiān)測難以精確測量局部微觀信息，而且存在掃描周期，不能實時監(jiān)測。可見，傳統(tǒng)野生動物保護監(jiān)測方式不利于研究人員全面、準確、及時地掌握野生動物資源現(xiàn)狀以及野生動物資源的動態(tài)變化。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低成本、低功耗、方便擴展等優(yōu)點，因此獲得了廣泛應(yīng)用。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要采集的是數(shù)據(jù)量較小的光照、溫度等簡單的物理信息。近幾年，隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的進步，將低功耗、價格便宜的圖像傳感器引入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)成為可能，但是，圖像傳感器采集的圖像信息數(shù)據(jù)量巨大，給傳輸提出巨大的挑戰(zhàn)。因此無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)伴隨著其自身的應(yīng)用領(lǐng)域和挑戰(zhàn)，逐漸成為一個新的研究領(lǐng)域。其中，最有前景的應(yīng)用之一就是野生動物監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有野生動物保護監(jiān)測的不足，提出一種基于無線圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)的野生動物監(jiān)測系統(tǒng)，幫助研究人員遠程、實時掌握野生動物資源現(xiàn)狀以及野生動物資源的動態(tài)變化。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實例采用的技術(shù)方案如下：

基于無線圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的野生動物監(jiān)測系統(tǒng)，包括可以實現(xiàn)野生動物監(jiān)測圖像自動采集、壓縮和傳輸?shù)臒o線紅外圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)、通過3G網(wǎng)絡(luò)與無線紅外圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)連接的基站、通過互聯(lián)網(wǎng)與基站連接的安裝有3D?GIS系統(tǒng)的野生動物監(jiān)測中心。所述野生動物監(jiān)測系統(tǒng)采用適合于處理能力、電源續(xù)航時間和信道傳輸帶寬均受限的無線圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于壓縮感知理論的圖像壓縮算法。

上述技術(shù)方案中，所述無線紅外圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個無線紅外圖像傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點：所述無線紅外圖像傳感器節(jié)點由圖像采集模塊、圖像處理模塊、無線通信模塊、GPS模塊和供電模塊組成，所述無線紅外圖像傳感器節(jié)點配備3個熱釋電紅外傳感器、多個紅外LED、光敏傳感器和兩個舵機，所述熱釋電紅外傳感器的感應(yīng)角度為120°，3個熱釋電紅外傳感器分別朝向3個方向，并且感應(yīng)范圍互不重疊。無線紅外圖像傳感器節(jié)點平常處于休眠狀態(tài)，一旦有野生動物進入探測區(qū)域時，無線紅外圖像傳感器節(jié)點立即啟動，并通過控制兩個舵機的轉(zhuǎn)動角度將鏡頭調(diào)整到，檢測到野生動物的熱釋電紅外傳感器所對應(yīng)的方向，進行圖片拍攝。光敏傳感器判斷光線是否充足，光線充足時，所拍照片為彩色圖片；光線不足時啟動紅外LED進行照明，所拍照片為黑白照片。無線紅外圖像傳感器節(jié)點可以實現(xiàn)全天候的采集、壓縮并發(fā)送野生動物紅外圖像數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)發(fā)其他無線紅外圖像傳感器節(jié)點的紅外圖像數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)GPS定位功能；所述匯聚節(jié)點模塊用于連接無線紅外圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)與3G網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線紅外圖像傳感器網(wǎng)絡(luò)與基站的可靠連接，集中把紅外圖像數(shù)據(jù)通過3G網(wǎng)絡(luò)傳送給基站。