[发明专利]一种基于边缘计算的野保无人机监测系统

说明书

本发明公开的一种基于边缘计算的野保无人机监测系统，包括无人机、图像数据采集设备、地面基站三个部分，通过在生态保护区中布置监控设备监测野生动物的出没区域及生活习性，指派无人机组前往监控设备处收集数据并对通过边缘计算设备进行处理，将部分有效数据保存并在返程后上传至数据中心，根据处理后的图像信息，由改进的基于参考点的快速非支配排序方法动态地规划巡航的路径；在巡航结束后根据野生动物的监测状况，重新规划返回路线，决定各个监控设备的开启与关闭，减少不必要的能耗，并对受损设备状态进行评估，上报检修流程，做到森林园区巡航面积最大化，实时监测生物多样性，对生态状况和动态变化监测建立生态监测评估基础数据库。

技术领域

本发明涉及无人机边缘计算技术领域，具体是涉及一种基于边缘计算的野保无人机监测系统。

背景技术

近年来，各地林业局多次举办野生动植物保护和自然保护区交流研讨会，提出了诸多国家公园建设方法和路径，组织实施并指导全国及重点区域生态监测，完善中国保护地体系的生态文明建设举措。多地政府为致力于监测和促进各类保护区生态系统的健康状况，保障各类保护区的保护规划与建设发展，在生态保护区及国家公园设置信息监测系统，实时监测生物多样性，为评估、监督、规划及建设生态区发展提供科学决策依据，防止因人类不合理的利用造成对自然生态的破坏，为我国野生动植物保护及自然保护区管理工作做出更大的贡献。但目前已有监测系统存在信息回收周期长，延迟高，质量差，监控设备续航低，维护周期长等问题，且因地面基站无法及时处理数据信息，存在大量冗余数据，导致信息采集效率较差，维护成本也较为昂贵

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于边缘计算的野保无人机监测系统，针对生态保护区的野生动物，通过生态因子传感器、野保相机、远红外视频等监控设备对野生动植物进行调查监测，在无法广泛布置地面基站的环境下，针对已有监测管理系统信息回收周期长、延迟高、码率低、丢包率高、监控设备续航低、维护周期长等问题，指派无人机组收集野生动植物活动轨迹，种群组成及数量等有效数据，结合所携带边缘计算设备的高效处理速度，并基于参考点的非支配排序多目标优化算法动态设计无人机组巡查路径，实时监测生物多样性，对生态状况和动态变化监测建立生态监测评估基础数据库，统计报告监测信息。

本发明所述的一种基于边缘计算的野保无人机监测系统，其采用的技术方案为：包括无人机、监控设备、和地面基站，所述无人机、监控设备及地面基站之间分别通过无线连接；

所述监控设备采集野生动物及环境因子信息，并将采集的数据信息传输给无人机及地面基站；

所述地面基站接收监控设备采集的数据信息及无人机传输的数据信息，同时将所接收到的数据通过无线连接转发给其他各个无人机；

所述无人机通过携带的边缘计算设备对目标监控设备及地面基站传输的数据进行处理并存储有效图像信息，并根据处理后的图像信息及时更新巡航路径。

进一步的，所述无人机对目标监控设备的巡航步骤为：

步骤1、无人机按照事先规划的巡航路径执行飞行任务；

步骤2、无人机到达监控设备处接收数据信息，并将获取的数据信息传输给地面基站；

步骤3、无人机判断是否还有飞行任务，如有执行步骤4，如无，则执行步骤7；

步骤4、无人机通过其携带的边缘计算设备对步骤2获取的数据信息进行处理，获取监测时间内野生动物出没的有效数据信息，若无野生动物出没，则执行步骤5；若有野生动物出没，则执行步骤6；

步骤5、若无野生动物出没信息，则到达原规划的巡航路径下一个监控设备处，并重复执行步骤2；

步骤6、若有野生动物出没信息，则联合地面基站传输的其它无人机数据，边缘计算设备通过改进的NSGAIII算法对各目标路径进行优化，模拟无人机动态飞行路径模型，重新规划巡航路径，无人机到达新规划巡航路径的下一个监控设备处，重复执行步骤2；