亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        旋翼無(wú)人機(jī)林火點(diǎn)定位技術(shù)研究

        2014-07-02 00:21:41張思玉姚樹(shù)人
        測(cè)繪通報(bào) 2014年12期
        關(guān)鍵詞:著火點(diǎn)火點(diǎn)試驗(yàn)場(chǎng)

        何 誠(chéng),張思玉,姚樹(shù)人

        (1.南京森林警察學(xué)院林火研究中心,江蘇 南京 210023;2.國(guó)家林業(yè)局森林防火工程技術(shù)研究中心,江蘇 南京 210023;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所,北京 100091)

        旋翼無(wú)人機(jī)林火點(diǎn)定位技術(shù)研究

        何 誠(chéng)1,2,3,張思玉1,2,姚樹(shù)人1

        (1.南京森林警察學(xué)院林火研究中心,江蘇 南京 210023;2.國(guó)家林業(yè)局森林防火工程技術(shù)研究中心,江蘇 南京 210023;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所,北京 100091)

        無(wú)人機(jī)攜帶攝像系統(tǒng)在森林防火中應(yīng)用廣泛,林火點(diǎn)的精準(zhǔn)定位是該項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。本文提出一種基于GPS和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法,通過(guò)在南京森林警察學(xué)院院內(nèi)兩塊試驗(yàn)場(chǎng)地(林地、無(wú)林土丘)進(jìn)行火燒除工作點(diǎn)火試驗(yàn),以無(wú)人機(jī)和飛控系統(tǒng)為主要手段獲取旋翼無(wú)人機(jī)現(xiàn)實(shí)飛行參數(shù)、無(wú)人機(jī)航空攝影林火數(shù)據(jù),以地面精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)林火實(shí)證數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合三維地形數(shù)據(jù)信息,對(duì)基于GPS和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法精度進(jìn)行檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)表明,該方法是一項(xiàng)有效的無(wú)人機(jī)林火點(diǎn)定位技術(shù),且林火定位技術(shù)的真誤差在10 m以?xún)?nèi),完全滿足林火監(jiān)測(cè)精度要求。該技術(shù)能夠迅速、準(zhǔn)確判斷森林著火點(diǎn)位置,為森林防火提供決策性數(shù)據(jù)支持。

        無(wú)人機(jī);林火位置;定位技術(shù);旋翼

        一、引 言

        目前采用的林火監(jiān)測(cè)手段主要有衛(wèi)星遙感、塔臺(tái)瞭望、地面巡視和飛機(jī)巡護(hù)等。利用衛(wèi)星監(jiān)測(cè)林火的優(yōu)勢(shì)是覆蓋面積大,1~2 h就可以獲取一次覆蓋全國(guó)的資料,但受自身軌道周期和天氣影響,資料的實(shí)時(shí)性和分辨率欠佳。防火塔瞭望的實(shí)時(shí)性最好,但單塔的覆蓋范圍有限,需要組網(wǎng)配置,這大大增加了人員和設(shè)備成本,且近地面瞭望受地形影響大,存在視覺(jué)盲點(diǎn)。人工地面巡視工作量巨大,人員處于森林底層,視線遮擋嚴(yán)重,觀察范圍有限,效率低下。相對(duì)而言,飛機(jī)空中巡護(hù)監(jiān)測(cè)林火的實(shí)時(shí)性和適應(yīng)性俱佳,優(yōu)點(diǎn)突出,但其保有和使用成本高,難以大規(guī)模、常態(tài)化運(yùn)行,目前,多數(shù)林區(qū)只在重點(diǎn)防火時(shí)期租用飛機(jī)開(kāi)展相關(guān)護(hù)林作業(yè)[1-2]。無(wú)人機(jī)是一種新型的航空平臺(tái),近年來(lái)隨著其技術(shù)的成熟已在氣象探空、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、環(huán)境遙感等眾多領(lǐng)域中得到應(yīng)用[3-6]。特別是質(zhì)量輕、體積小的微型無(wú)人機(jī)具有購(gòu)置成本低、運(yùn)行費(fèi)用少、操作簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn),能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)調(diào)整作業(yè)方案及載荷設(shè)備,非常適合用于森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)作業(yè)。

        但目前針對(duì)無(wú)人機(jī)林火點(diǎn)定位技術(shù)的研究卻很少,無(wú)人機(jī)上攜帶攝像系統(tǒng)在森林防火中巡護(hù)時(shí),如發(fā)現(xiàn)火災(zāi)卻不能及時(shí)準(zhǔn)確定位出火點(diǎn)位置,將會(huì)大大減少無(wú)人機(jī)在森林防火中的作用[7]。通過(guò)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)[8],很多無(wú)人機(jī)運(yùn)用到測(cè)繪方面,通過(guò)對(duì)獲取的影像進(jìn)行拼接處理,從而獲取了地物坐標(biāo)。該方法如應(yīng)用到森林防火上,將失去時(shí)效性,從而耽誤林火撲救指揮。本文提出一種能夠迅速、準(zhǔn)確判斷森林著火點(diǎn)位置的基于GPS和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法,為林火管理提供科學(xué)依據(jù),從而可以降低由于林火監(jiān)測(cè)的盲目性造成的損失。

        二、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成

        試驗(yàn)無(wú)人機(jī)為無(wú)人駕駛電動(dòng)六旋翼直升機(jī),飛機(jī)自身重10 kg,最大載荷5 kg,6個(gè)旋翼組成了六邊形,長(zhǎng)寬高為1110 mm×1060 mm×650 mm,飛行速度為0~20 m/s,飛行時(shí)間為20~30 min。該無(wú)人機(jī)上裝有GPS接收器和云臺(tái),在云臺(tái)上設(shè)置有攝像機(jī)和微波測(cè)距儀;與地面控制中心進(jìn)行無(wú)線通信的控制器,分別與驅(qū)動(dòng)云臺(tái)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)器、控制無(wú)人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心、攝像機(jī)、微波測(cè)距儀、GPS接收器電連接,如圖1所示。該旋翼無(wú)人機(jī)操控系統(tǒng)使用的是Futaba 2.4 GHz10通道遙控器,配備 R6014HS接收機(jī)。

        試驗(yàn)中的無(wú)人機(jī)使用的定位系統(tǒng)是雙頻Trimble 5700型RTK GPS接收機(jī),該接收機(jī)水平定位精度為2 cm+1 um,垂直定位精度3 cm+2 um。在受地面遙控的無(wú)人機(jī)上設(shè)置控制器和云臺(tái),該云臺(tái)既能繞大地坐標(biāo)系中的縱軸左右旋轉(zhuǎn),又能在平面內(nèi)上下旋轉(zhuǎn);在云臺(tái)上固定有攝像機(jī)、微波測(cè)距儀;GPS接收器與攝像機(jī)相連,并位于攝像機(jī)的光軸上??刂破饔糜谂c地面的控制中心進(jìn)行無(wú)線通信,控制器分別與驅(qū)動(dòng)云臺(tái)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)器、控制無(wú)人機(jī)動(dòng)作的駕駛中心、攝像機(jī)、微波測(cè)距儀、GPS接收器電連接[9-10],配置結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

        圖1 搭載GPS的六旋翼無(wú)人電動(dòng)直升機(jī)

        圖2 無(wú)人機(jī)配置示意圖

        三、材料與方法

        1.試驗(yàn)場(chǎng)地概況

        試驗(yàn)場(chǎng)地共分為兩部分,一部分選擇楊樹(shù)林面積為126.9 m2的區(qū)域,該楊樹(shù)林為人工林,林分平均高為10 m,郁閉度0.7,在該區(qū)域上均勻鋪設(shè)厚度為5 cm左右的枯枝落葉等可燃物,周邊清理出2 m左右的隔離帶,防止跑火,為了增加燃燒效果,在可燃物上撒上適量汽油。為了清晰了解林火行為,在點(diǎn)燒區(qū)域的楊樹(shù)進(jìn)行標(biāo)注,使用紅漆標(biāo)注出每棵樹(shù)的序號(hào),并在每棵樹(shù)的1 m、2 m、3 m方位使用紅漆標(biāo)出,方便判別林火高度,試驗(yàn)場(chǎng)地如圖3所示。另一塊試驗(yàn)場(chǎng)地為高差7 m的土丘,面積在350.5 m2,在陡急及平緩區(qū)域都鋪上枯枝落葉,進(jìn)行點(diǎn)燒,為了對(duì)林火點(diǎn)進(jìn)行定量分析,在樣地上均勻布設(shè)花桿,并對(duì)花桿進(jìn)行依次編號(hào),如圖4所示。

        圖3 試驗(yàn)場(chǎng)地1(楊樹(shù)林)

        圖4 試驗(yàn)場(chǎng)地2(空曠土丘)

        2.無(wú)人機(jī)火點(diǎn)定位原理

        無(wú)人機(jī)在森林上方飛行時(shí),攝像機(jī)自動(dòng)對(duì)森林?jǐn)z像,并通過(guò)控制器把拍攝的影像實(shí)時(shí)由無(wú)線裝置傳輸?shù)娇刂浦行?。?dāng)控制中心看到森林著火的圖像,控制中心向控制器發(fā)送指令,云臺(tái)停止動(dòng)作,同時(shí)通過(guò)駕駛中心讓無(wú)人機(jī)懸停。此時(shí),著火點(diǎn)位于攝像機(jī)的光軸上(如圖5所示),通過(guò)GPS接收器接收到設(shè)定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)S(XS,YS,ZS)。

        圖5 無(wú)人機(jī)林火點(diǎn)定位原理圖

        由于GPS接收器、攝像機(jī)、微波測(cè)距儀之間距離很小,可以認(rèn)為GPS接收器、攝像機(jī)、微波測(cè)距儀均位于S點(diǎn)。通過(guò)微波測(cè)距儀測(cè)量出微波測(cè)距儀至著火點(diǎn)的距離L,其中微波測(cè)距原理為

        式中,v為無(wú)線電傳播速度;t為傳播時(shí)間。

        通過(guò)控制器得到攝像機(jī)光軸SE與SXWYWZW坐標(biāo)系中的XWYW水平面的夾角B,以及攝像機(jī)光軸在水平方向上的投影SF與YW軸的夾角A。把距離L、夾角B、夾角A、XS值、YS值、ZS值通過(guò)控制器發(fā)送至控制中心,在控制中心計(jì)算出著火點(diǎn)的坐標(biāo)E(XE,YE,ZE)并顯示

        四、結(jié)果與分析

        將無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)坐標(biāo)系與地面量測(cè)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)一,對(duì)兩塊試驗(yàn)場(chǎng)地的特征樹(shù)木及花桿三維坐標(biāo)進(jìn)行量測(cè),通過(guò)地面測(cè)量系統(tǒng)整理出無(wú)人機(jī)獲取的地物坐標(biāo)(樹(shù)木、特征點(diǎn)、林火點(diǎn))的三維坐標(biāo),通過(guò)人為分析比對(duì),歸納出地面精準(zhǔn)獲取地物點(diǎn)配套的無(wú)人機(jī)獲取的與其相近特征點(diǎn)三維坐標(biāo),具體見(jiàn)表1和表2。

        地面測(cè)量系統(tǒng)使用的南方NTS-3401型免棱鏡全站儀進(jìn)行樣地測(cè)量,儀器的精度為3 mm+2×10-6D[11]。試驗(yàn)中,選取地面測(cè)量系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)作為真值,用來(lái)檢驗(yàn)無(wú)人機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)精度,無(wú)人機(jī)兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地獲取特征點(diǎn)三維坐標(biāo)的真誤差分別如圖6和圖7所示。

        表1 試驗(yàn)場(chǎng)地1(楊樹(shù)林)針對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量坐標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果

        表2 試驗(yàn)場(chǎng)地2(土丘)針對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量坐標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果

        圖6 試驗(yàn)場(chǎng)地1(楊樹(shù)林)無(wú)人機(jī)測(cè)量的三維坐標(biāo)真誤差圖

        圖7 試驗(yàn)場(chǎng)地2(土丘)無(wú)人機(jī)測(cè)量的三維坐標(biāo)真誤差圖

        通過(guò)圖6可以得出,六旋翼無(wú)人機(jī)針對(duì)樹(shù)冠下的火點(diǎn)三維坐標(biāo)定位的真誤差區(qū)間為(-8,10),其中高程坐標(biāo)的離散區(qū)間大于平面坐標(biāo)離散區(qū)間,平面坐標(biāo)的精度3 m左右,而高程坐標(biāo)的精度為5 m左右;通過(guò)圖7可以發(fā)現(xiàn),六旋翼無(wú)人機(jī)針對(duì)無(wú)樹(shù)冠遮擋的火點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量的精度要高于樹(shù)冠遮擋的林火坐標(biāo)精度,無(wú)人機(jī)獲取火點(diǎn)坐標(biāo)的真誤差區(qū)間為(-3,2),平面坐標(biāo)的精度在1 m左右,高程坐標(biāo)的精度在1.5 m左右。分析無(wú)人機(jī)光禿土丘獲取特征點(diǎn)坐標(biāo)的精度高于樹(shù)林樣地內(nèi)獲取特征點(diǎn)坐標(biāo)的原因,是因?yàn)闊o(wú)人機(jī)使用的測(cè)距為微波測(cè)距,由于樹(shù)冠的遮擋對(duì)無(wú)人機(jī)與特征點(diǎn)之間距離的量取產(chǎn)生了影響,從而導(dǎo)致特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)的精度降低。

        五、結(jié)論與討論

        本文提出了一種基于旋翼無(wú)人機(jī)定位林火點(diǎn)坐標(biāo)的方法,該方法解決了旋翼無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位林火點(diǎn)坐標(biāo)的難題,為森林火災(zāi)預(yù)防及火災(zāi)撲救指揮提供了決策性技術(shù)支持。

        1)本文研究的基于GPS和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法,總體定位精度在10 m以?xún)?nèi),無(wú)樹(shù)冠遮擋的林火點(diǎn)探測(cè)精度要高于樹(shù)冠遮擋下的火點(diǎn)坐標(biāo)探測(cè)精度,平面坐標(biāo)精度高于高程坐標(biāo)精度。整體相對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量的精度來(lái)說(shuō)是低精度,但完全滿足林火監(jiān)測(cè)的精度要求,森林防火中的火點(diǎn)定位精度屬于林業(yè)測(cè)量粗放型的測(cè)量要求,50 m左右的偏差就足以提供林火監(jiān)測(cè)信息。

        2)飛行員駕駛的飛機(jī)在森林防火巡航時(shí),對(duì)森林火點(diǎn)定位時(shí),依靠飛行人員目測(cè)判別后根據(jù)地形圖定位出火點(diǎn)方位,因部分大片森林,人員無(wú)法準(zhǔn)確尋找出參照物,導(dǎo)致人員目估林火點(diǎn)定位精度穩(wěn)定性低,從而導(dǎo)致耽誤森林撲救指揮的決策和時(shí)機(jī)?;贕PS和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法是一種能夠迅速、準(zhǔn)確、自動(dòng)判斷森林著火點(diǎn)位置,有效解決了上述有人機(jī)林火監(jiān)測(cè)中的難題。

        [1] 張思玉,張慧蓮.森林火災(zāi)預(yù)防[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2006:83-106.

        [2] 何誠(chéng),馮仲科,張思玉,等.基于MODIS數(shù)據(jù)的森林火險(xiǎn)時(shí)空分異規(guī)律研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2013,32(9):2472-2477.

        [3] ZHANG Chunhua,KOVACS J M.The Application of Small Unmanned Aerial Systems for Precision Agriculture:a Review[J].Precision Agriculture,2012,13(6):693-712.

        [4] 李冰,劉镕源,劉素紅,等.基于低空無(wú)人機(jī)遙感的冬小麥覆蓋度變化監(jiān)測(cè)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28 (13):160-165.

        [5] 李繼宇,張鐵民,彭孝東,等.四旋翼飛行器農(nóng)田位置信息采集平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2013,44(5):202-206.

        [6] AMBROSIA V,WEGENER S,SULLIVAN D,et al.Demonstrating UAV-aquired Real-time Thermal Data Overfires[J].Photogramm.Eng.Remote Sensing,2003,69 (4):391-402.

        [7] MERINO L,CABALLERO F,MARTíNEZ D D,et al.A Cooperative Perception System for Multiple UAVs:Application to Automatic Detection of Forest Fires[J].J. Field Robot,2006,23(3-4):165-184.

        [8] 史華林.無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在公路帶狀地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào),2014(6):60-62.

        [9] 張思玉,何誠(chéng).基于GPS和微波測(cè)距的森林著火點(diǎn)定位方法:中國(guó),CN201410316018.2[P].2014-07-07.

        [10] 何誠(chéng),張思玉.基于GPS接收器和雙攝像機(jī)的森林著火點(diǎn)定位方法:中國(guó),CN201410316018.2[P].2014-07-07.

        [11] 何誠(chéng),鞏垠熙,馮仲科,等.超站儀極坐標(biāo)法的運(yùn)用及其探討[J].測(cè)繪通報(bào),2011(2):26-28.

        Forest Fires Locating Technology Based on Rotor UAV

        HE Cheng,ZHANG Siyu,YAO Shuren

        P237

        B

        0494-0911(2014)12-0024-04

        何誠(chéng),張思玉,姚樹(shù)人.旋翼無(wú)人機(jī)林火點(diǎn)定位技術(shù)研究[J].測(cè)繪通報(bào),2014(12):24-27.

        10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0389

        2014-07-31

        國(guó)家林業(yè)局948項(xiàng)目(2013-4-65);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(LGZD201401);中國(guó)博士后科學(xué)基金(2014M561092)

        何 誠(chéng)(1985—),男,安徽馬鞍山人,博士后,講師,主要從事測(cè)繪與3S技術(shù)、森林防火研究工作。

        張思玉

        猜你喜歡
        著火點(diǎn)火點(diǎn)試驗(yàn)場(chǎng)
        汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)噪音試驗(yàn)路吸聲系數(shù)研究
        石油瀝青(2022年3期)2022-08-26 09:13:12
        關(guān)于國(guó)內(nèi)主要汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)情況的調(diào)研報(bào)告
        亞像元火點(diǎn)對(duì)紅外預(yù)警衛(wèi)星的輻射干擾特性
        聚焦燃燒的條件與滅火的方法
        人身上有5個(gè)祛火點(diǎn)
        近海海洋儀器試驗(yàn)場(chǎng)微波通信系統(tǒng)構(gòu)建與測(cè)試
        世界上最大的海上無(wú)人系統(tǒng)試驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)放
        點(diǎn)煙頌
        鹿鳴(2018年1期)2018-01-30 12:05:42
        人工智能:資本圈的最佳“著火點(diǎn)”
        江蘇省海門(mén)市如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)4年秸稈焚燒“零火點(diǎn)”?
        开心五月激情五月天天五月五月天| 国产精品久久熟女吞精| 视频女同久久久一区二区| 免费a级毛片18禁网站免费| 国产精品ⅴ无码大片在线看| 欧美一级三级在线观看| 日韩最新av一区二区| 国产91成人精品高潮综合久久| 18禁黄网站禁片免费观看女女| 无遮挡边吃摸边吃奶边做| 不卡无毒免费毛片视频观看| 国产av一区二区制服丝袜美腿 | 亚洲日韩成人无码| 亚洲av成人无码网站大全| 国产一区二区牛影视| 精品奇米国产一区二区三区 | 久久久久国产综合av天堂| 大地资源中文第三页| 亚洲双色视频在线观看| 午夜国产视频一区二区三区| 日韩人妻无码精品久久久不卡| 午夜高清福利| 一本大道加勒比东京热| 色偷偷久久久精品亚洲| 国产白丝无码视频在线观看| 日本不卡一区二区高清中文| 暴露的熟女好爽好爽好爽| 青青草好吊色在线观看| 人妻饥渴偷公乱中文字幕| 久久无码人妻一区二区三区午夜| 婷婷色综合成人成人网小说| 国产精品二区三区在线观看| 国产欧美日韩中文久久| 亚洲av无码久久寂寞少妇| 國产AV天堂| 一区二区三区日本久久| 亚洲av综合一区二区在线观看| 欧美丰满熟妇乱xxxxx图片| 亚洲AV专区一专区二专区三| 国产精品久色婷婷不卡| 欧洲熟妇色xxxx欧美老妇多毛|