[發明專利]一種利用無人機進行空間照度監測的系統及方法

有效

• 申請號: 202011306128.2
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112461362B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 桂林;吳蒙蒙;陳璟;鞏忠軒
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;B64C39/02;B64U20/80;B64U20/87;B64U101/31;B64U101/40;B64U101/00
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實時空間照度監測在農村和城市均有著廣泛的應用需求，它不僅僅可以幫助人們了解一段區域的照度分布形成基本的照度數據庫，也可以根據該數據庫中的信息進行農作物播種規劃，或者進行城市光照設計。本發明使用無人機、云端服務器與信息處理單元和人工智能算法構成一個完整的照度測量系統，通過采用加速度傳感器和角速度傳感器對無人機進行定位利用照度測量裝置實現照度的測量利用云端服務器與信息處理單元實現對無人機的操作控制并采用人工智能算法處理無人機測量到的照度數據以得到該空間區域內的照度分布三維地圖，使實現某空間區域的照度測量更加靈活、簡便。

技術領域

本發明涉及通信技術和照度監測技術應用到物聯網領域，尤其涉及一種利用無人機進行空間照度監測的系統及方法。

背景技術

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，無人機按應用領域，可分為軍用無人機與民用無人機。近年來，無人機技術在軍用領域和民用領域均得到了廣泛應用。

光照是整個地球系統的重要能源之一，更是大多數植物進行光合作用不可或缺的重要因素之一。根據植物學理論，只有一定強度的光照刺激，才能引起植物有效的光合作用。適宜的光照強度可以促進光合作用順利進行，為植物生長提供足夠的物質和能量。

目前，現存的照度測量方法只可實現定點監測，覆蓋面小且取得的數據具有片面性，無法準確反映該空間區域下每一點的光照強度情況。若想監測某一空間區域內的光照強度情況則需布置大量的照度計以取得每一點的光照強度數據且需要手動處理各點的光照強度數據才能得到該空間區域內的光照強度情況，但此種測量方法需要大量的基礎設備支撐，在人力、物力方面耗費較大。

因此，本發明提供了一種利用無人機進行空間照度監測的系統及方法，結合無人機平臺，利用加速度傳感器和角速度傳感器對無人機進行定位，利用照度測量裝置實現照度的測量，利用云端服務器與信息處理單元實現對無人機的操作控制并采用人工智能算法處理無人機測量到的照度數據以得到該空間區域內的照度分布三維地圖，使實現某空間區域的照度測量更加靈活、簡便，且通過人工智能算法得到的某空間區域的照度分布三維地圖能更加直觀地反應出某空間區域的光照情況，便于對該空間區域的光照情況進行下一步的評估。

發明內容

本發明提出了一種利用無人機進行空間照度監測的系統及方法，以解決上述背景技術中的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種利用無人機進行空間照度監測的系統，結合無人機的平臺，使得空間照度監測系統有著靈活和覆蓋面廣的特性。

所述空間照度監測系統包括云端服務器與信息處理單元(101)、無人機(102)、人工智能算法(103)，其中，所述無人機(102)包括處理器(201)、照度測量裝置(202)、無線電收發器(203)、存儲器(204)、加速度傳感器(205)、角速度傳感器(206)和無人機驅動設備(207)。為了降低成本，在該系統中僅僅使用成本較低的加速度傳感器(205)和角速度傳感器(206)進行無人機位置的標定。

更具體地，所述云端服務器與信息處理單元(101)用于向無人機(102)下達指令、處理無人機(102)發送的請求及接收無人機(102)測量到的照度數據，所述無人機(102)作為載體運輸工具，承擔整個空間照度監測系統，

更具體地，所述云端服務器與信息處理單元(101)用來規劃一個或多個所述無人機(102)的飛行路徑，同時接收一個或多個所述無人機(102)上傳的實時照度監測信息，以及一個或多個所述無人機(102)上傳的加速度和角速度信息，依靠人工智能算法(103)處理上述實時照度監測信息，并完成加速度傳感和角速度傳感信息的數據融合。

更具體地，所述無人機(102)，作為照度測量裝置(202)的運輸載體，可實現照度測量并能夠形成實時照度監測數據P(t)，同時還具有測量自身的飛行加速度隨時間的變化角速度隨時間的變化的功能，其中，和是兩個三維矢量，即