一种基于浮空系留艇的火灾监测定位系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电探测领域，尤其涉及一种基于浮空系留艇的火灾监测定位系统及方法。
【背景技术】
[0002]森林火灾是世界性的重大灾害，每年都有一定数量的发生，会造成重大的经济损失和严重的环境污染。森林火灾具有突发性、随机性、强破坏性的特点。
[0003]目前，我国大多数林区采用嘹望台观测为主，巡航飞机和卫星监测为辅的手段进行林火监测。嘹望台观测林区范围小，观测到的数据误差大，小火时不易发现;巡航飞机在春、秋季防火期间作为嘹望台的辅助探测工具观测范围大，但是在空中工作时间短，费用不菲;卫星林火监测，每天对同一林区的扫描次数有限，且受天气影响较大，费用昂贵。
[0004]因此，亟需一种火灾监测定位系统及方法，以解决现有技术的上述问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种基于浮空系留艇的火灾监测定位系统及方法，利用承载于浮空系留艇上的光电吊舱对林区进行大面积监控，能够及时迅速地发现火点并告警，进而对火点进行自动跟踪和准确定位;能够用于白昼、黑夜及恶劣气象条件下的现场侦察;并且具有滞空时间长、监控范围大、运行费用低的优点。
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种基于浮空系留艇的火灾监测定位系统，其特征在于，包括:浮空分系统、监测分系统及信息处理分系统；其中，浮空分系统搭载监测分系统，并悬停于空中；监测分系统基于信息处理分系统发送的扫描指令扫描目标区域，获取目标区域图像信息，并将获取的目标区域图像信息发送到信息处理分系统；信息处理分系统接收并显示目标区域图像信息，并根据目标区域图像信息执行火点检测;若检测到火点，则进行告警;并在告警后向监测分系统发送跟踪指令，使监测分系统跟踪火点；在监测分系统跟踪火点时，对火点进行定位。
[0007]优选地，监测分系统包括:伺服控制单元、光电吊舱、采集处理单元及惯导单元;其中，伺服控制单元基于信息处理分系统发送的扫描指令，控制光电吊舱进行扫描;基于信息处理分系统发送的跟踪指令，控制光电吊舱跟踪火点；光电吊舱在伺服控制单元的控制下扫描目标区域，获取目标区域图像信息，并将获取的目标区域图像信息发送到采集处理单元;在伺服控制单元的控制下跟踪火点，并将光电吊舱的方位角、俯仰角信息发送到采集处理单元；当光电吊舱跟踪火点时，惯导单元将光电吊舱的经度、玮度、高度信息发送到采集处理单元;采集处理单元采集及处理目标区域图像信息与GIS信息，并将采集及处理后的目标区域图像信息与GIS信息发送到信息处理分系统;所述GIS信息具体为:光电吊舱在跟踪火点时，发送的光电吊舱的方位角、俯仰角信息，及惯导单元发送的光电吊舱的经度、玮度、高度信息。
[0008]优选地，浮空分系统包括:通信单元、艇载电源及浮空系留艇;其中，通信单元接收信息处理分系统发送的扫描指令及跟踪指令，并将扫描指令及跟踪指令转发到伺服控制单元;接收采集处理单元发送的目标区域图像信息与GIS信息，并将目标区域图像信息与GIS信息转发到信息处理分系统;艇载电源为监控分系统及通信单元供电；浮空系留艇搭载监测分系统、艇载电源及通信单元，并悬停于空中。
[0009]优选地，信息处理分系统包括:显控单元及GIS单元;其中，显控单元将扫描指令发送到通信单元;接收并显示通信单元转发的目标区域图像信息，并对目标区域图像信息执行火点检测；当检测到火点时，进行告警;并在告警后向通信单元发送跟踪指令;接收通信单元转发的GIS信息，并将GIS信息发送到GIS单元;GIS单元接收显控单元发送的GIS信息，并根据GIS信息及目标区域数字地图对火点进行定位。
[0010]优选地，光电吊舱包括:方位轴、俯仰轴、红外传感器、可见光传感器、安装于方位轴的第一电机、安装于方位轴的第一码盘、安装于俯仰轴的第二电机、安装于俯仰轴的第二码盘及陀螺;其中，第一码盘将测量的方位角信息反馈到伺服控制单元;在光电吊舱跟踪火点时，将测量的方位角信息发送到采集处理单元;第二码盘将测量的俯仰角信息反馈到伺服控制单元;在光电吊舱跟踪火点时，将测量的俯仰角信息发送到采集处理单元;陀螺将测量的方位角速度信息及俯仰角速度信息反馈到伺服控制单元;红外传感器与可见光传感器的视线轴平行。
[0011]优选地，在光电吊舱扫描目标区域，获取目标区域图像信息时，第一码盘将目标区域对应的方位角信息发送到采集处理单元;第二码盘将目标区域对应的俯仰角信息发送到采集处理单元;采集处理单元采集及处理所述方位角信息及俯仰角信息，并将所述方位角信息及俯仰角信息发送到通信单元;通信单元接收采集处理单元发送的所述方位角信息及俯仰角信息，并将所述方位角信息及俯仰角信息转发到显控单元;显控单元根据所述方位角信息及俯仰角信息显示目标区域图像。
[0012]根据本发明的另一方面，提供一种基于浮空系留艇的火灾监测定位方法，其特征在于，光电吊舱基于显控单元发送的扫描指令，从空中扫描目标区域，获取目标区域图像信息，并将获取的目标区域图像信息发送到显控单元;显控单元接收并显示目标区域图像信息，并根据目标区域图像信息执行火点检测;若检测到火点，则进行告警;并在告警后向光电吊舱发送跟踪指令，使光电吊舱跟踪火点;在光电吊舱跟踪火点时，对火点进行定位。
[0013]优选地，光电吊舱从空中扫描目标区域具体为:光电吊舱中的红外传感器及可见光传感器，沿方位轴及俯仰轴旋转以扫描目标区域;其中，红外传感器与可见光传感器的视线轴平行;光电吊舱悬停于空中。
[0014]优选地，光电吊舱在扫描目标区域，获取目标区域图像信息时，将目标区域对应的方位角、俯仰角信息发送到显控单元;显控单元根据所述方位角、俯仰角信息显示目标区域图像。
[0015]优选地，光电吊舱在跟踪火点时，将光电吊舱的方位角、俯仰角信息发送到显控单元;惯导单元将光电吊舱的经度、玮度、高度信息发送到显控单元;显控单元接收GIS信息，并将GIS信息转发到GIS单元;GIS单元根据接收到的GIS信息及目标区域数字地图，对火点进行定位;所述GIS信息具体为:光电吊舱在跟踪火点时，发送的光电吊舱的方位角、俯仰角信息，及惯导单元发送的光电吊舱的经度、玮度、高度信息。
[0016]根据本发明的基于浮空系留艇的火灾监测定位系统及方法，能够及时迅速地发现火点，并对火点进行自动跟踪和准确定位。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的火灾监测定位系统的浮空系留艇外形示意图；
[0018]图2是本发明的火灾监测定位系统及方法的定位示意图；
[0019]图3是本发明的火灾监测定位系统及方法的扫描示意图；
[0020]图4是本发明的火灾监测定位方法的流程图；
[0021]图5是本发明的火灾监测定位系统的示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
[0023]现有技术中森林火灾监测系统存在着不能及时发现火点，且无法对火点进行跟踪及定位的问题，同时监测范围小、运行费用高，使得火灾难以被及时发现，进而造成巨大的经济损失和环境危害。
[0024]本发明提供了一种基于浮空系留艇的火灾监测定位系统及方法，利用承载于浮空系留艇上的光电吊舱对林区进行大面积监控，能够及时迅速地发现火点并告警，进而对火点进行自动跟踪和准确定位;能够用于白昼、黑夜及恶劣气象条件下的现场侦察;并且具有滞空时间长、监控范围大、运行费用低的优点。
[0025]本发明一方面提供一种基于浮空系留艇的火灾监测定位系统，图5是火灾监测定位系统的示意图，包括:浮空分系统30、监测分系统20及信息处理分系统40;其中，监测分系统20在信息处理分系统40的控制下进行目标区域图像信息的采集及处理;信息处理分系统40基于目标区域图像信息对火点进行检测、跟踪及识别;浮空分系统30搭载监测分系统20，并悬停于空中。以此实现了火灾的及时发现及跟踪定位，可引导灭火队员及灭火飞机实施灭火作业。
[0026]本发明的优选实施例中，监测分系统20包括:伺服控制单元、光电吊舱、采集处理单元及惯导单元;浮空分系统30包括:通信单元、艇载电源及浮空系留艇;信息处理分系统40包括:显控单元及GIS单元。
[0027]本发明的优选实施例中，光电吊舱采用两轴(方位轴、俯仰轴)两框架稳定结构，每个轴都安装机械框架、力矩电机及光电码盘;光电吊舱安装有陀螺;伺服控制模式为双