[发明专利]一种基于jetson tx2的无人机林火监测系统

说明书

本发明名称一种基于jetson tx2的无人机林火监测系统，属于无人机控制技术领域，是一种基于jetson tx2(nvidia嵌入式电脑)进行图像处理的无人机在林场中飞行监测的控制系统。涉及了一种基于jetson tx2无人机林火监测的系统结构，该结构包括jetson tx2电脑子系统，ZED相机图像采集子系统，无人机飞行控制子系统，电机控制子系统、电池电源管理子系统，并通过uart串口连接构成总的系统构架。本发明通过无人机快速性，灵动性的特点，及时发现火情，并运用jetson tx2即时处理信息传回后台，实现了后台人员及时处理火情，预防并处理森林火情的功能，对实际扑火工作具有重要的指导意义。

技术领域：

本发明属于无人机控制技术领域，是一种基于jetson tx2(nvidia嵌入式电脑)进行图像处理的无人机在林场中飞行监测的控制系统。

背景技术：

一直以来，我国森林防火信息系统中主要采用GPS(全球定位系统)进行火点定位，虽然也能够找到森林火灾的起始火点，但是由于信息采集、传输、分析环节耗费周期长，因此很难做到及时的信息更新。在这种情况下，管理人员获取的火灾情况与森林火灾现场存在一定的时间差距，因此也就不能做出最佳的火灾扑救指挥。

从其他监测系统上来看，我国林火监测手段按空间位置可划分为卫星监测、航空监测、近地面观测和地面巡逻4个层次。但是卫星监测的凡是，数据的空间分辨率不高，通过瞭望塔和远程视频监控的近地面监测的方式,可以及时发现火情,但是,瞭望塔监测范围极其有限,并且需要花费大量的人力在现有的森林防火信息化指挥体系,这些手段常常都孤立的,并没有形成联动的、完备的综合监测体系。

无人机作为新型的航空平台已成为当今航空科技发展的热点之一，它以方便快捷、性价比高、机动灵活、全天候作业等优越性被应用到各种领域，利用无人机进行林火监测，利用无人机传回的高分辨率图像，实现高精度定位，并将处理完的火场特征在系统中标绘出来，对实际扑火工作具有重要的指导意义但目前还处于起步阶段，还有许多待完善的地方。其面临以下几个问题：一是如何实现无人机的精确定位；二是如何提升无人机的控制水平；三是如何实现无人机对林火的定位。这些都是急需解决的问题。

发明内容：

本发明的目的就在于为解决上述问题而提供的一种基于jetson tx2的无人机控制系统结构。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案：

(1)基于无人机的林火系统由以下几个子系统构成，并通过uart串口和usb接口实现子系统间的通信：ZED相机图像采集系统、无人机飞行控制系统、电池电源管理子系统、电机控制子系统、后台GIS系统，并以nvidia jetson tx2电脑作为主控系统。

(2)所述nvidia jetson tx2电脑子系统的处理器以256颗nvidia cuda和64位cpu为核心，有6个CPU核心，4个Cortex-A57、并有WiFi、蓝牙、开关机按键等，通过外部USB与传感器和控制系统连接，包括ZED相机，飞控系统，后台GIS系统，具体实现方法为通过USB总线与ZED相机进行数据交换，通过uart串口与飞控系统数据交换，通过WiFi与后台GIS系统通信。

(3)所述ZED相机系统是一种配备了一种基于被动立体视觉的景深传感器，可通过USB 3.0输出左右两个并行的高分辨率视频流。在ZED SDK的帮助下，主机jetson tx2中的图形处理器(GPU)可从并行视频当中实时计算出景深地图。并将图像信息在OpenCV中处理，识别林火特征，以便后续传输给GIS系统中，实现林火报警。

(4)所述无人机飞控系统是一种以陀螺仪为飞行姿态感知器，以加速度计，气压计感知高度信息，并通过串级PID算法计算出电机的PWM输出的四轴飞行器。通过获取jetsontx2传来的操作指令，准确感知周围环境信息，为无人机的室外飞行提供精确的定位和姿态信息。