[發(fā)明專利]一種基于多機(jī)協(xié)同的林業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110009660.6
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112817331A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡春鶴;張軍國;李恒寶;柴壘
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11514
• 代理人: 周俊

本發(fā)明屬于林業(yè)信息監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種基于多機(jī)協(xié)同的林業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)。具體包括：無人機(jī)集群任務(wù)分配模塊基于林區(qū)監(jiān)測需求對無人機(jī)集群進(jìn)行任務(wù)分配；多航跡協(xié)同規(guī)劃模塊基于航行任務(wù)對無人機(jī)集群進(jìn)行多航跡協(xié)同規(guī)劃；航跡在線重規(guī)劃模塊依據(jù)臨時(shí)突發(fā)情況對無人機(jī)集群的勘測路線進(jìn)行二次動(dòng)態(tài)規(guī)劃；林區(qū)信息獲取模塊基于無人機(jī)集群攜帶的感知設(shè)備對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的林區(qū)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)獲取；林區(qū)資源分析及可視化模塊對無人機(jī)集群獲取到的林區(qū)圖像進(jìn)行分析，得到林區(qū)資源信息并進(jìn)行可視化展示。本發(fā)明利用無人機(jī)集群系統(tǒng)的協(xié)同工作能力，降低了林區(qū)資源勘測成本，提高了森林資源調(diào)查的工作效率和質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于林業(yè)信息監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于多機(jī)協(xié)同的林業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

森林管理是林業(yè)的一個(gè)分支，也是生態(tài)管理的重要一環(huán)。森林管理的主要任務(wù)包含植樹造林、砍伐樹木、改善森林生長、施肥、病蟲害監(jiān)測、火災(zāi)預(yù)警等。而執(zhí)行上述操作的基礎(chǔ)，需要對林區(qū)資源信息進(jìn)行全面宏觀的掌握。

以森林、林木以及林區(qū)范圍內(nèi)生存的動(dòng)植物及其環(huán)境條件為對象的監(jiān)測被稱為林區(qū)信息監(jiān)測。通過該手段獲得的信息可以用來識別樹木的類型，樹木的高度，樹木的年齡，樹木的健康狀況，林區(qū)邊界和林區(qū)中樹木的其他相關(guān)信息。此外，林區(qū)信息監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)也可被用來識別林區(qū)中植被恢復(fù)情況，野生動(dòng)物活躍度等相關(guān)信息。

傳統(tǒng)的林區(qū)信息監(jiān)測方法以在地面設(shè)置樣地進(jìn)行定期實(shí)測為主，該方法實(shí)測行動(dòng)緩慢、且要耗費(fèi)大量的人力物力財(cái)力；而利用航空航天遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，則具有成本昂貴，圖像難處理等缺點(diǎn)。而基于無人機(jī)的航空勘測方法憑借無人機(jī)小巧方便、易控制、成本低等優(yōu)勢，近年來正逐漸成為林區(qū)資源調(diào)查的重要工具。

基于無人機(jī)進(jìn)行林區(qū)信息監(jiān)測時(shí)，往往面臨著待監(jiān)測區(qū)域過大、待監(jiān)測區(qū)域過廣、待監(jiān)測對象過多的問題，而單無人機(jī)任務(wù)繁重、所攜帶感知設(shè)備有限，因此也有監(jiān)測效率低、監(jiān)測結(jié)果可靠性不高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于多機(jī)協(xié)同的林業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)，為林業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域提供一種高效可靠且具有高性價(jià)比的監(jiān)測手段，降低了林區(qū)信息監(jiān)測的成本，提高了基于無人機(jī)進(jìn)行林區(qū)信息監(jiān)測的精準(zhǔn)度。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于多機(jī)協(xié)同的林業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

一種基于多機(jī)協(xié)同的林業(yè)信息智能監(jiān)測系統(tǒng)由無人機(jī)集群任務(wù)分配模塊、多航跡協(xié)同規(guī)劃模塊、航跡在線重規(guī)劃模塊、林區(qū)信息獲取模塊以及林區(qū)資源分析及可視化模塊五部分組成。

優(yōu)選的，所述無人機(jī)集群是由多架同構(gòu)或異構(gòu)的單無人機(jī)構(gòu)成，并采用協(xié)同合作的方式展開林業(yè)監(jiān)測任務(wù)；所述林業(yè)監(jiān)測任務(wù)是指基于無人機(jī)集群攜帶的感知設(shè)備采集高精度林區(qū)圖像；所述高精度林區(qū)圖像主要用于經(jīng)處理分析后得到林區(qū)資源信息；所述林區(qū)資源信息主要包括林區(qū)資源統(tǒng)計(jì)、林區(qū)病蟲害分析以及森林火災(zāi)煙霧監(jiān)測等；所述林區(qū)資源統(tǒng)計(jì)主要包括林木數(shù)量、高度、密度及邊界等信息。

具體的，本發(fā)明基于無人機(jī)集群系統(tǒng)執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)，以最小的任務(wù)代價(jià)、最合理的區(qū)域分配、最優(yōu)化的飛行航線、最佳的在線重規(guī)劃、最精準(zhǔn)的信息獲取，協(xié)同實(shí)施完成多個(gè)任務(wù)的執(zhí)行，使無人機(jī)集群能夠在投入最少資源的前提下，快速、高效、自主的完成全部任務(wù)。

具體的，本發(fā)明包括以下步驟：

A1、無人機(jī)集群任務(wù)分配。

A2、多航跡協(xié)同規(guī)劃。

A3、航跡在線重規(guī)劃。

A4、林區(qū)信息獲取。

A5、林區(qū)資源分析及可視化。

優(yōu)選的，所述步驟A1包括：

所述無人機(jī)集群任務(wù)分配主要基于監(jiān)測需求對無人機(jī)集群進(jìn)行合理的任務(wù)分配。