[发明专利]一种森林火场低空无人机监测预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种森林火场低空无人机监测预警系统及方法，方法包括：获取火场图像，根据主风向建立坐标系，根据坐标轴布设无人机，定期获取火场整体图像并更新各无人机位置，根据近远场无人机获取的风速风向数据，及时向现场扑救人员发出预警。系统包括：若干近场无人机、若干远场无人机、主视无人机、数据中心、若干终端，本发明能够实时监测火场附近风向及风速变化，从而能够及时向火场附近人员发出精确预警提示；同时能够根据火场蔓延状况调整各无人机的布设位置，实时性强，准确度高。

技术领域

本发明属于森林防火技术领域，涉及一种森林火场低空无人机监测预警系统及方法。

背景技术

森林物种丰富，结构复杂，功能多样，因此森林火灾一旦发生，火情发展迅猛，变化多样，此外，气象条件对火情发展具有重要影响。当今的森林火灾的监测与预防通常是通过在火灾易发、高发区域布设传感器等措施，并结合护林员的巡逻和瞭望进行预防，但这只适用于火灾发生前的预防阶段，一旦火情开始蔓延，静态的传感器则无法适应动态监控的需要。

业内有方案通过卫星对森林火场进行监控，随着通信就的发展，卫星数据逐渐能够做到实时传输，但火场瞬息万变，仅凭卫星图像无法对火场的发展态势进行预测，而如果能够预测火场的发展趋势，则能够针对性地进行火情处理和临近地区的火灾预防，能够挽回更多的损失。目前也有一些火场预测方式，多是通过地形进行预测，但在实际应用中，我们发现这样预测的误差极大。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种森林火场低空无人机监测预警系统及方法，通过在火场边缘低空布设若干无人机，通过无人机上的气象传感器对风向风速进行实时监测，并实现精确及时的预警。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种森林火场低空无人机监测预警方法，包括如下步骤：

步骤1，获取火场图像

采用高空拍摄手段获取火场的完整图像，根据获取的图像，采用边缘检测算法获取火场图像边缘。

步骤2，根据主风向建立坐标系

得到火场主风向，取主风向上的火场边缘最左侧点A，建立x轴，x轴过A点且与主风向平行，取x轴与火场边缘两交点之间的中点为原点O，过原点建立y轴；

步骤3，根据坐标轴布设无人机

取坐标轴与火场边缘各交点，沿坐标轴在每个交点处远离火场方向距离n和m处分别设置近场和远场无人机，无人机上均搭载有风速风向传感器；

在火场上方设置主视无人机，用于实时获取火场整体边缘；

步骤4，确定火场边缘外侧各无人机布点位置的风向与主风向夹角；

远场无人机和近场无人机分别采集所在位置的风速和风向，计算各无人机布点位置的风向与主风向夹角；

步骤5，计算主风向上的风速大小；

其中：表示主风向上的风速大小，单位：米/秒；i表示近场无人机编号，i＝1,2,3,…I；j表示远场无人机编号，j＝1,2,3,…J；v_i、v_j分别为近场和远场无人机所测风速大小，单位：米/秒；θi、θj分别表示近场和远场无人机所测风向与主风向的夹角；ω₁、ω₂分别表示近场和远场无人机的风速系数；

步骤6，定期获取火场整体图像并更新各无人机位置

通过主视无人机定期获得火场整体图像，并重新执行步骤2-3，更新近远场无人机和主视无人机的位置。

进一步的，还包括步骤7，根据火场图像整体移动以及火场边缘风速风向变化，向现场扑救人员发送预警信息。