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基于gps和微波测距的森林着火点定位方法
【专利摘要】本发明提供一种能够迅速、准确判断森林着火点位置的基于GPS和微波测距的森林着火点定位方法。在无人机上有GPS接收器和云台；在云台上设置摄像机、微波测距仪；与地面的控制中心的进行无线通讯的控制器分别与驱动云台动作的驱动器、控制无人机动作的驾驶中心、摄像机、微波测距仪、GPS接收器电连接；着火点定位方法是：摄像机对森林摄像，把拍摄的图像实时传输到控制中心；控制中心看到森林着火图像后，让无人机悬停；微波测距仪测量其至着火点的距离L,控制器测定摄像机光轴与XwYwZw大地坐标系中XwYw水平面的夹角B和摄像机光轴在水平方向上的投影与Yw轴的夹角A，GPS接收器接收到在XwYwZw大地坐标系中坐标S(XS,YS,ZS)，以XE=LcosAcosB+XS，YE=LsinAcosB+YS，ZE=LsinB+ZS计算出着火点的坐标E（XE，YE，ZE）。
【专利说明】基于GPS和微波测距的森林着火点定位方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及对森林的着火点进行快速、准确定位的着火点定位方法。

【背景技术】
[0002] 森林着火对森林的危害很大。为了能够及时发现火情，一般在森林里构建瞭望塔， 以人工进行定期观察。也有采用带有摄像机的无人机进行巡视的方法，无人机把拍摄的图 像传输给控制中心，控制中心再度图像进行技术分析，判断有无着火，如果已经着火，再根 据图像与地形图进行比对，判断着火点的位置。这种方法，数据处理量很大，判断时间长，而 且得到的着火点位置误差很大，对救火、灭火的作用不大。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的是提供一种能够迅速、准确判断森林着火点位置的基于GPS和微波 测距的森林着火点定位方法。
[0004] 本发明的基于GPS和微波测距的森林着火点定位方法，在无人机上设置有GPS接 收器和既然够左右旋转又能上下旋转的云台；设置在云台上的摄像机、微波测距仪；用于 与地面的控制中心的进行无线通讯的控制器分别与驱动云台动作的驱动器、控制无人机动 作的驾驶中心、摄像机、微波测距仪、GPS接收器电连接；所述着火点定位方法是： 在无人机在森林上方飞翔时，通过摄像机对森林摄像，并通过控制器把拍摄的图像实 时传输到控制中心； 如果在控制中心看到森林着火的图像，以控制中心向驾驶中心发送指令，让无人机悬 停； 通过微波测距仪测量其至着火点的距离L，通过控制器测定摄像机光轴与XwYwZw大地 坐标系中的XwYw水平面的夹角B和摄像机光轴在水平方向上的投影与Yw轴的夹角A，GPS 接收器接收到在XwYwZw大地坐标系中坐标S (XS，YS，ZS)， 以下式计算出着火点的坐标E (XE，YE，ZE): XE=LcosAcosB+XS YE=LsinAcosB+YS ZE=LsinB+ZS〇
[0005] 上述的森林着火点定位方法，把距离L、夹角B、夹角A、XS值、YS值、ZS值通过控 制器发送至控制中心，在控制中心计算出着火点的坐标E (XE，YE，ZE)并显示。
[0006] 上述的森林着火点定位方法，GPS接收器设置与摄像机上，并位于摄像机光轴上。 这样，能够进一步减小定位的误差。
[0007] 本发明的有益效果：本发明把GPS接收器、摄像机、微波测距仪、能够左右转动和 上下转动的云台等有机的融合在无人机上，微波测距仪测量其至着火点的距离L，控制器 测定摄像机光轴与XwYwZw大地坐标系中的XwYw水平面的夹角B和摄像机光轴在水平方向 上的投影与Yw轴的夹角A，GPS接收器接收到在XwYwZw大地坐标系中坐标S (XS，YS，ZS)， 以此快速计算得到着火点的坐标。该方法能够快速发现火情，及时得到着火点的确切位置， 为救火提供有力支持，能够减小火灾造成的损失。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1是本发明中使用的无人机(含有GPS接收器、摄像机、微波测距仪、云台）的框 图； 图2是GPS接收器(摄像机）所在的S点和着火点E点的空间位置示意图。

【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0010] 参见图1、2,在受地面遥控的无人驾驶飞机(无人机）上设置控制器和既能绕 XwYwZw大地坐标系中的Zw轴左右旋转又能在XwZw(或者YwZw)平面内上下旋转的云台；在 云台上固定有摄像机、微波测距仪；GPS接收器与摄像机相连，并位于摄像机的光轴上。控 制器用于与地面的控制中心进行无线通讯，控制器分别与驱动云台动作的驱动器、控制无 人机动作的驾驶中心、摄像机、微波测距仪、GPS接收器电连接。
[0011] 微波测距仪的正前方测距方向与摄像机光轴方向保持平行，云台在驱动器的驱动 下左右旋转和上下旋转，固定在云台上的微波测距仪和摄像机一起随云台动作。云台的左 右旋转角度和上下旋转角度是由控制中心控制的，控制中心把需要云台左右旋转的角度和 上下旋转的角度通过控制器发送给驱动器，驱动器按照接收的指令驱动云台转动。控制器 能够实时计算出摄像机光轴与XwYwZw大地坐标系中的XwYw水平面的夹角B和摄像机光轴 在水平方向上的投影与Yw轴的夹角A。
[0012] 以控制中心向驾驶中心发送指令，通过驾驶中心控制无人机在森林上方飞翔。
[0013] 在无人机在森林上方飞翔时，控制云台有规律的动作，并通过摄像机对森林摄像， 并通过控制器把拍摄的图像实时无线传输到控制中心。
[0014] 如果在控制中心看到森林着火的图像，控制中心向控制器发送指令，云台停止动 作，同时通过驾驶中心让无人机悬停。此时，着火点位于摄像机的光轴上。
[0015] 参见图2,通过GPS接收器接收到GPS接收器在XwYwZw大地坐标系中坐标 S(XS，YS，ZS)。由于GPS接收器、摄像机、微波测距仪之间距离很小，可以认为GPS接收器、 摄像机、微波测距仪均位于S点。通过微波测距仪测量微波测距仪至着火点的距离L，通过 控制器得到摄像机光轴SE与XwYwZw大地坐标系中的XwYw水平面的夹角B和摄像机光轴 在水平方向上的投影SF与Yw轴的夹角A。
[0016] 把距离L、夹角B、夹角A、XS值、YS值、ZS值通过控制器发送至控制中心，在控制 中心以下式计算出着火点的坐标E (XE，YE，ZE)并显示。
[0017] XE=LcosAcosB+XS YE=LsinAcosB+YS ZE=LsinB+ZS〇
【权利要求】
1. 基于GPS和微波测距的森林着火点定位方法，其特征是：在无人机上设置有GPS接 收器和既然够左右旋转又能上下旋转的云台；设置在云台上的摄像机、微波测距仪；用于 与地面的控制中心的进行无线通讯的控制器分别与驱动云台动作的驱动器、控制无人机动 作的驾驶中心、摄像机、微波测距仪、GPS接收器电连接；所述着火点定位方法是： 在无人机在森林上方飞翔时，通过摄像机对森林摄像，并通过控制器把拍摄的图像实 时传输到控制中心； 如果在控制中心看到森林着火的图像，以控制中心向驾驶中心发送指令，让无人机悬 停； 通过微波测距仪测量其至着火点的距离L，通过控制器测定摄像机光轴与XwYwZw大地 坐标系中XwYw水平面的夹角B和摄像机光轴在水平方向上的投影与Yw轴的夹角A，GPS接 收器接收到在XwYwZw大地坐标系中坐标S (XS，YS，ZS)， 以下式计算出着火点的坐标E (XE，YE，ZE): XE=LcosAcosB+XS YE=LsinAcosB+YS ZE=LsinB+ZS〇
2. 如权利要求1所述的森林着火点定位方法，其特征是：把距离L、夹角B、夹角A、XS 值、YS值、ZS值通过控制器发送至控制中心，在控制中心计算出着火点的坐标E (XE，YE， ZE)并显示。
3. 如权利要求1所述的森林着火点定位方法，其特征是：GPS接收器设置与摄像机上， 并位于摄像机光轴上。
【文档编号】G01S19/46GK104049267SQ201410316018
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】张思玉, 何诚 申请人:南京森林警察学院