一种基于无人机的太阳辐射观测方法及系统与流程

1.本技术涉及太阳辐射观测领域，具体而言，涉及一种基于无人机的太阳辐射观测方法及系统。


背景技术：

2.目前，太阳辐射多基于工作人员现场观测。然而，在面对较恶劣环境的情况时，工作人员往往无法抵达观测区域，从而导致观测无法进行，最终造成观测空白，这种现象在大洋观测中尤为突出。
3.举例来说，大洋环境中的岛屿通常水深较浅，科考船并不能直接抵达，同时对于未知岛屿的环境并不熟悉，从人员安全角度考虑，通常工作人员不会登岛观测。同时，类似问题也存在与南北极科考中，那里因为冰面覆盖，即使遇到有意义的观测区域，因为安全问题也不会安排工作人员前往探测。
4.然而，为了解决这种技术问题，工作人员通常会调用卫星观测数据填补上述观测空白。但是，卫星观测数据存在精度较低的问题，并不能实现对目标观测区域的精细化观测。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种基于无人机的太阳辐射观测方法及系统，能够基于无人机实现对科考所需的太阳辐射观测，从而能够在保障工作人员安全的同时实现对目标观测区域的精细化观测。
6.本技术实施例第一方面提供了一种基于无人机的太阳辐射观测方法，包括：
7.根据科考船位置和目标观测区域确定飞行航路；
8.控制所述无人机按照所述飞行航路，飞至所述目标观测区域中的指定观测位置；
9.通过第一双光相机获取与所述目标观测区域相对应的第一可见光观测信息和第一红外光观测信息；所述第一双光相机位于所述无人机上方；
10.根据所述第一可见光观测信息和所述第一红外光观测信息，判断所述目标观测区域是否符合预设的观测条件；
11.当所述目标观测区域符合所述观测条件时，在无人机上水平推出太阳辐射仪连接杆，以使位于所述太阳辐射仪连接杆末端的太阳辐射仪获取太阳辐射数据。
12.进一步地，所述在无人机上水平推出太阳辐射仪连接杆，以使位于所述太阳辐射仪连接杆末端的太阳辐射仪获取太阳辐射数据的步骤之后，所述方法还包括：
13.将所述第一可见光观测信息、所述第一红外光观测信息和所述太阳辐射数据输入至预设的环境识别模型中，以使所述环境识别模型在预设的观测环境数据库中匹配出与所述第一可见光观测信息、第一红外光观测信息和所述太阳辐射数据相对应的现有观测环境。
14.进一步地，所述将所述第一可见光观测信息、所述第一红外光观测信息和所述太
阳辐射数据输入至预设的环境识别模型中，以使所述环境识别模型在预设的观测环境数据库中匹配出与所述第一可见光观测信息、第一红外光观测信息和所述太阳辐射数据相对应的现有观测环境的步骤包括：
15.将所述第一可见光观测信息和所述第一红外光观测信息输入至预设的下垫面环境识别模型中，以使所述下垫面环境识别模型在预设的下垫面环境数据库中匹配出与所述第一可见光观测信息和所述第一红外光观测信息相匹配的下垫面环境；
16.将所述太阳辐射数据输入至预设的太阳辐射识别模型中，以使所述太阳辐射识别模型在预设的太阳辐射环境库中匹配出与所述太阳辐射数据相对应的太阳辐射环境；
17.将所述下垫面环境和所述太阳辐射环境输入至预设的环境识别模型中，以使所述环境识别模型在预设的观测环境数据库中匹配出与所述下垫面环境和所述太阳辐射环境相对应的现有观测环境。
18.进一步地，所述控制所述无人机按照所述飞行航路，飞至所述目标观测区域中的指定观测位置的步骤包括：
19.控制所述无人机按照所述飞行航路，飞至所述目标观测区域；
20.通过第二双光相机获取与所述目标观测区域相对应的第二可见光观测信息和第二红外光观测信息；所述第二双光相机位于所述无人机下方；
21.根据所述第二可见光观测信息和所述第二红外光观测信息，确定指定观测位置；
22.控制所述无人机移动至所述指定观测位置。
23.本技术实施例第二方面提供了一种基于无人机的太阳辐射观测系统，所述基于无人机的太阳辐射观测系统包括：
24.确定单元，用于根据科考船位置和目标观测区域确定飞行航路；
25.导航单元，用于控制所述无人机按照所述飞行航路，飞至所述目标观测区域中的指定观测位置；
26.获取单元，用于通过第一双光相机获取与所述目标观测区域相对应的第一可见光观测信息和第一红外光观测信息；所述第一双光相机位于所述无人机上方；
27.判断单元，用于根据所述第一可见光观测信息和所述第一红外光观测信息，判断所述目标观测区域是否符合预设的观测条件；
28.控制单元，用于当所述目标观测区域符合所述观测条件时，在无人机上水平推出太阳辐射仪连接杆，以使位于所述太阳辐射仪连接杆末端的太阳辐射仪获取太阳辐射数据。
29.本技术实施例第三方面提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本技术实施例第一方面中任一项所述的基于无人机的太阳辐射观测方法。
30.本技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本技术实施例第一方面中任一项所述的基于无人机的太阳辐射观测方法。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使
用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本技术实施例提供的一种基于无人机的太阳辐射观测方法的流程示意图；
33.图2为本技术实施例提供的一种基于无人机的太阳辐射观测系统的结构示意图；
34.图3为本技术实施例提供的一种设置有太阳辐射仪的无人机结构示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.实施例1
38.请参看图1，图1为本实施例提供了一种基于无人机的太阳辐射观测方法的流程示意图。其中，该基于无人机的太阳辐射观测方法包括：
39.s101、根据科考船位置和目标观测区域确定飞行航路。
40.s102、控制无人机按照飞行航路，飞至目标观测区域。
41.s103、通过第二双光相机获取与目标观测区域相对应的第二可见光观测信息和第二红外光观测信息；第二双光相机位于无人机下方。
42.作为一种可选的实施方式，通过第二双光相机获取与目标观测区域相对应的第二可见光观测信息和第二红外光观测信息的步骤之后，方法还包括：
43.根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息，判断目标观测区域是否符合预设的降落条件；
44.当目标观测区域符合降落条件时，根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息确定观测降落位置；
45.确定观测降落位置为指定观测位置，并执行控制无人机移动至指定观测位置的步骤。
46.本实施例中，该方法可以通过可见光与红外光观测目标观测区域中是否具有硬质下垫面。如果目标观测区域具有硬质下垫面则认为符合降落条件。其中，该硬质下垫面即为观测降落位置。
47.在本实施例中，降落条件具体可以为下垫面为土质、沙质、石质、木质、冰质等坚固下垫面，可供多旋翼无人机正常起降的下垫面。在实施过程中，可以通过双光相机获取到的视频判断下垫面是否为土质、沙质、石质、木质、冰质等坚固下垫面。
48.在本实施例中，如果双光相机检测出下垫面为泥浆、水面、破碎冰面等非坚固下垫面时，禁止降落。可见，此种条件即为禁止降落的条件。
49.s104、根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息，确定指定观测位置。
50.作为一种可选的实施方式，根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息确定观测降落位置的步骤包括：
51.根据第二可见光观测信息进行分析，得到多个实地下垫面环境；
52.根据第二红外光观测信息进行分析，得到与多个实地下垫面环境一一对应的多个温度区间信息；
53.根据多个实地下垫面环境和多个温度区间信息确定观测降落位置。
54.本实施例中，该方法可以基于第二可见光观测信息判断可降区域，通过可见光数据(分析不同实地下垫面环境)和第二红外光观测信息(类似下垫面环境下的最高温度区，适中温度区，最低温度区)对可降落范围进行判断分析，拟定具体的观测降落位置。
55.s105、控制无人机移动至指定观测位置，指定观测位置为空中位置或地面位置。
56.s106、通过第一双光相机获取与目标观测区域相对应的第一可见光观测信息和第一红外光观测信息；第一双光相机位于无人机上方。
57.作为一种可选的实施方式，该方法还包括：
58.根据第一可见光观测信息和第一红外光观测信息，判断目标观测区域是否存在预设的危险因素；
59.当目标观测区域存在危险因素时，控制无人机返航。
60.本实施例中，该过程中第一双光相机持续获取第一可见光观测信息和第一红外光观测信息，以使该方法通过该些信息检测周围环境。并在发现危险因素时，立即返航。
61.s107、根据第一可见光观测信息和第一红外光观测信息，判断目标观测区域是否符合预设的观测条件，若是，则执行步骤s108；若否，则结束本流程。
62.本实施例中，观测条件用于表示在降落条件可行的基础上，周围环境安全的条件。其中观测条件为无老虎、鳄鱼、北极熊、虫蛇之类可以干扰到辐射观测的条件；或为无树木、冰山倒塌之类潜在意外风险的条件。当符合该类条件时，方可进行辐射观测。
63.本实施例中，结束本流程时控制无人机返航。
64.s108、在无人机上水平推出太阳辐射仪连接杆，以使位于太阳辐射仪连接杆末端的太阳辐射仪获取太阳辐射数据。
65.请参阅图3，图3示出了一种设置有太阳辐射仪的无人机结构示意图。其中，太阳辐射仪连接杆为d，太阳能辐射仪为g，第一双光相机为i，第二双光相机为c。
66.s109、将第一可见光观测信息和第一红外光观测信息输入至预设的下垫面环境识别模型中，以使下垫面环境识别模型在预设的下垫面环境数据库中匹配出与第一可见光观测信息和第一红外光观测信息相匹配的下垫面环境。
67.本实施例中，计算机将系统采集到的第一可见光观测信息和第一红外光观测信息进行读取，通过机器学习(例如全连接神经网络，控制输入参量进行多种要素学习)，对下垫面环境进行数据库自动化识别，选取相似度最高的已知下垫面环境库，为远程操作人员进一步判断环境状态和观测目标提供依据。
68.s110、将太阳辐射数据输入至预设的太阳辐射识别模型中，以使太阳辐射识别模型在预设的太阳辐射环境库中匹配出与太阳辐射数据相对应的太阳辐射环境。
69.本实施例中，计算机将系统采集到的太阳辐射根据研究侧重点，进行分类在线计算，通过机器学习(例如全连接神经网络，控制输入参量进行多种要素学习)，对太阳辐射进行数据库自动化识别，选取相似度最高的已知太阳辐射环境库，为远程操作人员进一步判断环境状态和观测目标提供依据。
70.s111、将下垫面环境和太阳辐射环境输入至预设的环境识别模型中，以使环境识
别模型在预设的观测环境数据库中匹配出与下垫面环境和太阳辐射环境相对应的现有观测环境。
71.本实施例中，计算机将下垫面环境数据和太阳辐射环境数据进行数据融合，通过机器学习(例如全连接神经网络，控制输入参量进行多种要素学习)，得到相似度最高的已知观测环境系统，为进一步研究局地环境与太阳辐射的关系提供可靠的观测依据。
72.本实施例中，该方法的执行主体可以为计算机、服务器等计算系统，对此本实施例中不作任何限定。
73.本实施例中，该方法中所描述的及远海、深海等相似描述的含义皆为大洋的含义，对此本实施例中不进行赘述。
74.可见，实施本实施例所描述的基于无人机的太阳辐射观测方法，能够克服工作人员无法抵达现场时所产生的多种观测问题。具体的，该方法能够通过船载多旋翼无人机的太阳辐射观测系统，在目标地降落观测或在目标地空中观测，从而实现立体化观测效果。同时，该方法能够实现自动化观测，避免了工作人员对观测系统的布放；并且，使用多种机器学习模型能够更加智能地判断出观测环境的信息，从而能够为工作人员提供更为直接观测依据，填补无法直接观测的空白。另外，该方法还能够弥补了现有观测方法的不足，从时间、空间、能力、效率等方面将太阳辐射观测提升到一个崭新的高度。
75.实施例2
76.请参看图2，图2为本实施例提供的一种基于无人机的太阳辐射观测系统的结构示意图。如图2所示，该基于无人机的太阳辐射观测系统包括：
77.确定单元210，用于根据科考船位置和目标观测区域确定飞行航路；
78.导航单元220，用于控制无人机按照飞行航路，飞至目标观测区域中的指定观测位置；
79.获取单元230，用于通过第一双光相机获取与目标观测区域相对应的第一可见光观测信息和第一红外光观测信息；第一双光相机位于无人机上方；
80.判断单元240，用于根据第一可见光观测信息和第一红外光观测信息，判断目标观测区域是否符合预设的观测条件；
81.控制单元250，用于当目标观测区域符合观测条件时，在无人机上水平推出太阳辐射仪连接杆，以使位于太阳辐射仪连接杆末端的太阳辐射仪获取太阳辐射数据。
82.作为一种可选的实施方式，基于无人机的太阳辐射观测系统还包括：
83.识别单元260，用于将第一可见光观测信息、第一红外光观测信息和太阳辐射数据输入至预设的环境识别模型中，以使环境识别模型在预设的观测环境数据库中匹配出与第一可见光观测信息、第一红外光观测信息和太阳辐射数据相对应的现有观测环境。
84.作为一种可选的实施方式，识别单元260包括：
85.下垫面环境识别子单元261，用于将第一可见光观测信息和第一红外光观测信息输入至预设的下垫面环境识别模型中，以使下垫面环境识别模型在预设的下垫面环境数据库中匹配出与第一可见光观测信息和第一红外光观测信息相匹配的下垫面环境；
86.太阳辐射环境识别子单元262，用于将太阳辐射数据输入至预设的太阳辐射识别模型中，以使太阳辐射识别模型在预设的太阳辐射环境库中匹配出与太阳辐射数据相对应的太阳辐射环境；
87.现有观测环境识别子单元263，用于将下垫面环境和太阳辐射环境输入至预设的环境识别模型中，以使环境识别模型在预设的观测环境数据库中匹配出与下垫面环境和太阳辐射环境相对应的现有观测环境。
88.作为一种可选的实施方式，导航单元220包括：
89.控制子单元221，用于控制无人机按照飞行航路，飞至目标观测区域；
90.获取子单元222，用于通过第二双光相机获取与目标观测区域相对应的第二可见光观测信息和第二红外光观测信息；第二双光相机位于无人机下方；
91.确定子单元223，用于根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息，确定指定观测位置；
92.控制子单元221，用于控制无人机移动至指定观测位置。
93.作为一种可选的实施方式，导航单元220还包括：
94.判断子单元224，用于根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息，判断目标观测区域是否符合预设的降落条件；
95.确定子单元223，用于当目标观测区域符合降落条件时，根据第二可见光观测信息和第二红外光观测信息确定观测降落位置；
96.确定子单元223，还用于确定观测降落位置为指定观测位置，并执行控制无人机移动至指定观测位置的步骤。
97.作为一种可选的实施方式，确定子单元223具体用于根据第二可见光观测信息进行分析，得到多个实地下垫面环境；根据第二红外光观测信息进行分析，得到与多个实地下垫面环境一一对应的多个温度区间信息；根据多个实地下垫面环境和多个温度区间信息确定观测降落位置。
98.作为一种可选的实施方式，判断单元240，还用于根据第一可见光观测信息和第一红外光观测信息，判断目标观测区域是否存在预设的危险因素；
99.导航单元250，还用于当目标观测区域存在危险因素时，控制无人机返航。
100.本技术实施例中，对于基于无人机的太阳辐射观测系统的解释说明可以参照实施例1中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。
101.可见，实施本实施例所描述的基于无人机的太阳辐射观测系统，能够克服工作人员无法抵达现场时所产生的多种观测问题。具体的，该方法能够通过船载多旋翼无人机的太阳辐射观测系统，在目标地降落观测或在目标地空中观测，从而实现立体化观测效果。同时，该方法能够实现自动化观测，避免了工作人员对观测系统的布放；并且，使用多种机器学习模型能够更加智能地判断出观测环境的信息，从而能够为工作人员提供更为直接观测依据，填补无法直接观测的空白。另外，该方法还能够弥补了现有观测方法的不足，从时间、空间、能力、效率等方面将太阳辐射观测提升到一个崭新的高度。
102.本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本技术实施例1中的基于无人机的太阳辐射观测方法。
103.本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本技术实施例1中的基于无人机的太阳辐射观测方法。
104.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
105.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
106.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
107.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
108.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
109.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。