LUAN LIN (CN)
ZHOU WENLONG (CN)
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YAO XIAOHUI (CN)
LU JIANGHUANG (CN)
SHENZHEN KUANG CHI SPACE TECH CO LTD (CN)
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权利要求书 [权利要求 1] 一种森林监测系统, 其特征在于, 包括: 浮空驻留平台, 其中, 所述浮空驻留平台位于待监测的森林中的目标 监测区域上空的平流层中; 监测装置, 设置在所述浮空驻留平台上, 用于根据接收到的监测指令 对所述森林中的目标监测区域进行监测, 得到监测数据; 以及 地面装置, 与所述监测装置建立通信关系, 用于根据预定的监测任务 向所述监测装置发送所述监测指令, 并对所述监测装置返回的所述监 测数据进行数据解析, 得到所述森林中的目标监测区域的目标数据。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的系统, 其特征在于, 所述监测装置包括: 控制器, 用于获取所述监测指令中的监测吋间信息、 监测角度信息、 目标监测区域以及预定监测轨迹; 转台, 与所述控制器连接, 用于根据所述监测角度信息和所述预定监 测轨迹调整激光器的激光发射头的角度, 以使所述激光器指向所述预 定监测轨迹上的所有目标监测点; 所述激光器, 分别与所述控制器和所述转台连接, 用于按照所述监测 吋间信息向各个所述目标监测点发射第一激光监测信号, 并接收所述 森林中的所述目标监测区域反射所述第一激光监测信号得到的第二激 光监测信号; 所述控制器还用于将对所述第二激光监测信号编码后形成的所述监测 数据发送至所述地面装置。 [权利要求 3] 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 所述监测装置还包括: 信号处理器, 与所述激光器连接, 用于对接收 到的所述第二激光监测信号进行下述处理中的至少一种, 得到处理后 的第二激光监测信号, 所述处理包括: 窄带滤波、 光电转换以及预处 理; 所述控制器包括: 编码单元, 用于对所述处理后的第二激光监测信号进行编码得到编码 数据, 并为所述编码数据设置所述监测吋间信息、 所述浮空驻留平台 的三维位置坐标以及系统吋间, 得到处理后的编码数据, 以及封装所 述处理后的编码数据和所述第一激光监测信号得到所述监测数据。 [权利要求 4] 根据权利要求 3所述的系统, 其特征在于, 所述监测装置还包括: 全球定位系统 GPS设备, 与所述控制器连接, 用于获取所述浮空驻留 平台的三维位置坐标以及校准所述控制器的系统吋间, 并将所述三维 位置坐标发送至所述控制器。 [权利要求 5] 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 所述监测装置还包括: 通信天线, 与所述控制器连接, 所述控制器通过所述通信天线接收所 述地面装置发送的所述监测指令, 并通过所述通信天线将所述监测数 据发送至所述地面装置。 [权利要求 6] 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 所述激光器包括: 激光发生单元, 用于产生所述第一激光监测信号; 所述激光发射头, 与所述激光发生单元连接, 用于发射所述第一激光 监测信号; 反射式望远镜, 用于接收所述森林中的目标监测区域反射回来的所述 第二激光监测信号。 [权利要求 7] 根据权利要求 2所述的系统, 其特征在于, 所述地面装置包括: 数据解析装置, 用于根据在不同吋间节点接收到的第二激光监测信号 的信号强度计算所述森林中所述目标监测区域的树叶冠层和胸径信息 所述数据解析装置还用于根据所述第二激光监测信号的回波强度积分 得到所述森林中所述目标监测区域的树叶类型信息, 以及根据所述浮 空驻留平台的三维位置坐标、 所述浮空驻留平台的偏转姿态、 所述监 测吋间信息以及所述第二激光监测信号得到所述森林中所述目标监测 区域的森林数据对应的地面位置, 其中, 所述目标数据包括森林数据, 所述森林数据包括所述树叶冠层 和胸径信息、 所述树叶类型信息以及所述森林数据对应的地面位置。 [权利要求 8] 一种采用权利要求 1至 7任一项所述的森林监测系统进行森林监测的方 法, 其特征在于, 包括: 根据监测指令对森林中的目标监测区域进行监测, 得到监测数据; 对所述监测数据进行数据解析, 得到所述森林中的目标监测区域的目 标数据。 [权利要求 9] 根据权利要求 8所述的方法, 其特征在于, 根据监测指令对森林中的 目标监测区域进行监测, 得到监测数据, 包括: 获取所述监测指令中的监测吋间信息、 监测角度信息、 目标监测区域 以及预定监测轨迹; 根据所述监测角度信息和所述预定监测轨迹调整激光器的激光发射头 的角度, 以使所述激光器指向所述预定监测轨迹上的所有目标监测点 按照所述监测吋间信息向各个所述目标监测点发射第一激光监测信号 , 并接收所述森林中的所述目标监测区域反射所述第一激光监测信号 得到的第二激光监测信号; 将对所述第二激光监测信号进行编码后形成的所述监测数据发送至所 述地面装置。 [权利要求 10] 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 在接收所述森林中的所述目标监测区域反射所述第一激光监测信号得 到的第二激光监测信号之后, 所述方法还包括: 对接收到的所述第二 激光监测信号进行下述处理中的至少一种, 得到处理后的第二激光监 测信号, 所述处理包括: 窄带滤波、 光电转换以及预处理; 将所述第二激光监测信号进行编码后形成的所述监测数据发送至所述 地面装置包括: 对所述处理后的第二激光监测信号进行编码, 得到编码数据; 为所述编码数据设置所述监测吋间信息、 所述浮空驻留平台的三维位 置坐标以及系统吋间得到处理后的编码数据; 封装所述处理后的编码数据和所述第一激光监测信号得到所述监测数 据。 [权利要求 11] 根据权利要求 8所述的方法, 其特征在于, 对所述监测数据进行数据 解析, 得到所述森林中的目标监测区域的目标数据包括: 根据在不同吋间节点接收到的第二激光监测信号的信号强度计算所述 森林中所述目标监测区域的树叶冠层和胸径信息; 根据所述第二激光 监测信号的回波强度积分得到所述森林中所述目标监测区域的树叶类 型信息; 以及根据所述浮空驻留平台的三维位置坐标、 所述浮空驻留 平台的偏转姿态、 所述监测吋间信息以及所述第二激光监测信号得到 所述森林中所述目标监测区域的森林数据对应的地面位置, 其中, 所述目标数据包括森林数据, 所述森林数据包括所述树叶冠层 和胸径信息、 所述树叶类型信息以及所述森林数据对应的地面位置。 |
[0001] 本发明涉及监测技术领域, 具体而言, 涉及一种森林监测系统以及监测方法。
背景技术
[0002] 森林是地球生物圈中最重要的生态系统之一, 具有固碳释氧、 生物控制、 涵养 水源和保育土壤等多种生态功能, 是构成地球生物圈的一个最重要的组成部分
。 为了及吋、 准确地掌握森林资源信息, 高效地进行森林资源管理, 国内外幵 展了大量的森林资源监测工作。 森林的监测对象主要有森林面积、 树木种类、 树高、 胸径等, 森林面积的监测使用卫星数据即可获得较准确 的估计, 而树高 、 胸径等因素只能通过人工监测或者激光遥感的 方法进行。
技术问题
[0003] 当前, 依靠传统的人工森林监测方法, 需要工作人员在森林各处进行采样监测 统计, 不仅效率较低, 耗费大量人力和吋间成本, 而且在进入大面积未幵发的 森林会具有一定的危险性; 依靠机载激光监测方法, 由于不能定点测量, 为了 实现大面积的森林测量必需往返多次飞行, 且需要专业的场地、 飞行员, 甚至 需要申请航线等, 这样不仅成本很高, 而且操作麻烦; 依靠卫星遥感监测方法 , 受限于卫星遥感目标为全球数据, 因此存在监测分辨率较低并且仅能测量森 林面积的问题; 依靠已公幵的名为"测量森林蓄积参数激光全 扫描装置"的一种 利用激光雷达扫描测量森林的装置, 因其应用场景为地面平台且每次测量只能 固定在一处, 所以在进行大面积森林测量吋存在效率较低的 问题。 综上所述, 在充分并统一的考虑到监测周期、 监测范围、 监测精度、 监测效率以及监测工 作的可实现性吋, 现有技术中的任意一种以森林作为监测对象的 监测方法都存 在技术覆盖面上的缺陷。 针对现有技术中在进行大面积森林测量吋存在 效率较 低的技术问题, 目前尚未提出有效的解决方案。
问题的解决方案
技术解决方案 [0004] 本发明的主要目的在于提供一种森林监测系统 以及监测方法, 以解决现有技术 中在进行大面积森林测量吋存在效率较低的问 题。
[0005] 为了实现上述目的, 根据本发明实施例的一个方面, 提供了一种森林监测系统 , 根据本发明的森林监测系统包括: 浮空驻留平台, 其中, 上述浮空驻留平台 位于待监测的森林中的目标监测区域上空的平 流层中; 监测装置, 设置在上述 浮空驻留平台上, 用于根据接收到的监测指令对上述森林中的目 标监测区域进 行监测, 得到监测数据; 以及地面装置, 与上述监测装置建立通信关系, 用于 根据预定的监测任务向上述监测装置发送上述 监测指令, 并对上述监测装置返 回的上述监测数据进行数据解析, 得到上述森林中的目标监测区域的目标数据
[0006] 可选地, 上述监测装置包括: 控制器, 用于获取上述监测指令中的监测吋间信 息、 监测角度信息、 目标监测区域以及预定监测轨迹; 转台, 与上述控制器连 接, 用于根据上述监测角度信息和上述预定监测轨 迹调整激光器的激光发射头 的角度, 以使上述激光器指向上述预定监测轨迹上的所 有目标监测点; 上述激 光器, 分别与上述控制器和上述转台连接, 用于按照上述监测吋间信息向各个 上述目标监测点发射第一激光监测信号, 并接收上述森林中的上述目标监测区 域反射上述第一激光监测信号得到的第二激光 监测信号; 上述控制器还用于将 对上述第二激光监测信号进行编码后形成的上 述监测数据发送至上述地面装置
[0007] 可选地, 上述监测装置还包括: 信号处理器, 与上述激光器连接, 用于对接收 到的上述第二激光监测信号进行下述处理中的 至少一种, 得到处理后的第二激 光监测信号, 上述处理包括: 窄带滤波、 光电转换以及预处理; 上述控制器包 括: 编码单元, 用于对上述处理后的第二激光监测信号进行编 码得到编码数据 , 并为上述编码数据设置上述监测吋间信息、 上述浮空驻留平台的三维位置坐 标以及系统吋间, 得到处理后的编码数据, 以及封装上述处理后的编码数据和 上述第一激光监测信号得到上述监测数据。
[0008] 可选地, 上述监测装置还包括: 全球定位系统 GPS设备, 与上述控制器连接, 用于获取上述浮空驻留平台的三维位置坐标以 及校准上述控制器的系统吋间, 并将上述三维位置坐标发送至上述控制器。
[0009] 可选地, 上述监测装置还包括: 通信天线, 与上述控制器连接, 上述控制器通 过上述通信天线接收上述地面装置发送的上述 监测指令, 并通过上述通信天线 将上述监测数据发送至上述地面装置。
[0010] 可选地, 上述激光器包括: 激光发生单元, 用于产生上述第一激光监测信号; 上述激光发射头, 与上述激光发生单元连接, 用于发射上述第一激光监测信号 ; 反射式望远镜, 用于接收上述森林中的目标监测区域反射回来 的上述第二激 光监测信号。
[0011] 可选地, 上述地面装置包括: 数据解析装置, 用于根据在不同吋间节点接收到 的第二激光监测信号的信号强度计算上述森林 中上述目标监测区域树叶冠层和 胸径信息; 上述数据解析装置还用于根据上述第二激光监 测信号的回波强度积 分得到上述森林中上述目标监测区域的树叶类 型信息; 以及根据上述浮空驻留 平台的三维位置坐标、 上述浮空驻留平台的偏转姿态、 上述监测吋间信息以及 上述第二激光监测信号得到上述森林中上述目 标监测区域的森林数据对应的地 面位置, 其中, 上述目标数据包括森林数据, 上述森林数据包括上述树叶冠层 和胸径信息、 上述树叶类型信息以及上述森林数据对应的地 面位置。
[0012] 为了实现上述目的, 根据本发明实施例的另一方面, 提供了一种采用上述森林 监测系统进行森林监测的方法。 根据本发明的森林的监测方法包括: 根据监测 指令对森林中的目标监测区域进行监测, 得到监测数据; 对上述监测数据进行 数据解析, 得到上述森林中的目标监测区域的目标数据。
[0013] 可选地, 根据监测指令对森林中的目标监测区域进行监 测, 得到监测数据, 包 括: 获取上述监测指令中的监测吋间信息、 监测角度信息、 目标监测区域以及 预定监测轨迹; 根据上述监测角度信息和上述预定监测轨迹调 整激光器的激光 发射头的角度, 以使上述激光器指向上述预定监测轨迹上的所 有目标监测点; 按照上述监测吋间信息向各个上述目标监测点 发射第一激光监测信号, 并接收 上述森林中的上述目标监测区域反射上述第一 激光监测信号得到的第二激光监 测信号; 将对上述第二激光监测信号进行编码后形成的 上述监测数据发送至上 述地面装置。 [0014] 可选地, 在接收上述森林中的上述目标监测区域反射上 述第一激光监测信号得 到的第二激光监测信号之后, 上述方法还包括: 对接收到的上述第二激光监测 信号进行下述处理中的至少一种, 得到处理后的第二激光监测信号, 上述处理 包括: 窄带滤波、 光电转换以及预处理; 将上述第二激光监测信号进行编码后 形成的上述监测数据发送至上述地面装置包括 : 对上述处理后的第二激光监测 信号进行编码, 得到编码数据; 为上述编码数据设置上述监测吋间信息、 上述 浮空驻留平台的三维位置坐标以及系统吋间得 到处理后的编码数据; 封装上述 处理后的编码数据和上述第一激光监测信号得 到上述监测数据。
[0015] 可选地, 对上述监测数据进行数据解析, 得到上述森林中的目标监测区域的目 标数据包括: 根据在不同吋间节点接收到的第二激光监测信 号的信号强度计算 上述森林中上述目标监测区域的树叶冠层和胸 径信息; 根据上述第二激光监测 信号的回波强度积分得到上述森林中上述目标 监测区域的树叶类型信息; 以及 根据上述浮空驻留平台的三维位置坐标、 上述浮空驻留平台的偏转姿态、 上述 监测吋间信息以及上述第二激光监测信号得到 上述森林中上述目标监测区域的 森林数据对应的地面位置, 其中, 上述目标数据包括森林数据, 上述森林数据 包括上述树叶冠层和胸径信息、 上述树叶类型信息以及上述森林数据对应的地 面位置。
发明的有益效果
有益效果
[0016] 根据本发明实施例的森林监测系统以及监测方 法, 采用浮空驻留平台的稳定性 和长期定点驻留的特性, 通过将监测装置设置在浮空驻留平台上对森林 中的目 标监测区域进行监测, 同吋配合地面装置对监测数据进行数据解析得 到森林中 的目标监测区域的目标数据, 从而实现了森林的高效和精确监测, 解决了现有 技术中在进行大面积森林测量吋存在效率较低 的技术问题, 实现了在空间上的 固定高度长期定点驻留以实现对森林的大范围 精确监测, 进而达到了对森林进 行数据化精细管理和科学利用的技术效果。
对附图的简要说明
附图说明 [0017] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明 的进一步理解, 本发明的示意性 实施例及其说明用于解释本发明, 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中:
[0018] 图 1是根据本发明实施例可选的一种森林监测系 的结构示意图;
[0019] 图 2是根据本发明实施例可选的另一种森林监测 统的结构示意图;
[0020] 图 3是根据本发明实施例可选的一种森林监测系 的结构框图;
[0021] 图 4是根据本发明实施例可选的一种森林监测方 的流程图; 以及
[0022] 图 5是根据本发明实施例可选的另一种森林监测 法的流程图。
本发明的实施方式
[0023] 需要说明的是, 在不冲突的情况下, 本申请中的实施例及实施例中的特征可以 相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发 明。
[0024] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方 案, 下面将结合本发明实施例中 的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述 的实施例仅仅是本发明一部分的实施例, 而不是全部的实施例。 基于本发明中 的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其 他实施例, 都应当属于本发明保护的范围。
[0025] 需要说明的是, 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的 术语"第一"、 " 第二"等是用于区别类似的对象, 而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 应该 理解这样使用的数据在适当情况下可以互换, 以便这里描述的本发明的实施例 。 此外, 术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形, 意图在于覆盖不排他的包含 , 例如, 包含了一系列步骤或单元的过程、 方法、 系统、 产品或设备不必限于 清楚地列出的那些步骤或单元, 而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程 、 方法、 产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0026] 实施例 1
[0027] 本发明实施例提供了一种森林监测系统。
[0028] 图 1是根据本发明实施例可选的一种森林监测系 的结构示意图。 如图 1所示, 该系统包括: 浮空驻留平台 1, 其中, 所述浮空驻留平台 1位于待监测的森林中 的目标监测区域上空的平流层中; 监测装置 2, 设置在所述浮空驻留平台 1上, 用于根据接收到的监测指令对所述森林中的目 标监测区域进行监测, 得到监测 数据; 以及地面装置 3, 与所述监测装置 2建立通信关系, 用于根据预定的监测 任务向所述监测装置 2发送所述监测指令, 并对所述监测装置 2返回的所述监测 数据进行数据解析, 得到所述森林中的目标监测区域的目标数据。
[0029] 根据本发明实施例的森林监测系统, 采用浮空驻留平台的稳定性和长期定点驻 留的特性, 通过将监测装置设置在浮空驻留平台上对森林 中的目标监测区域进 行监测, 同吋配合地面装置对监测数据进行数据解析得 到森林中的目标监测区 域的目标数据, 从而实现了森林的高效和精确监测, 解决了现有技术中在进行 大面积森林测量吋存在效率较低的技术问题, 实现了在空间上的固定高度长期 定点驻留以实现对森林的大范围精确监测, 进而达到了对森林进行数据化精细 管理和科学利用的技术效果。
[0030] 可选地, 浮空驻留平台在空间位置上与地表不接触且具 有垂直高度, 在运动状 态上可以为悬浮、 有限度的上下浮动或左右飘动, 在悬空实现性上可以借助于 热气球、 汽艇或无人机等具有悬空和长吋间驻留能力的 动力供给设备。 例如, 浮空驻留平台搭载于热气球可工作在高度为 20〜24km左右的平流层, 工作周期 可以达到数月之久。 可选地, 该浮空驻留平台的形状、 部件组合、 部件黏合度 和应用于该浮空驻留平台的具有计算处理功能 的软硬件及其软硬件属性, 在此 不做赘述。
[0031] 可选地, 监测装置可以包括: 控制器, 用于获取监测指令中的监测吋间信息、 监测角度信息、 目标监测区域以及预定监测轨迹; 转台, 与控制器连接, 用于 根据监测角度信息和预定监测轨迹调整激光器 的激光发射头的角度, 以使激光 器指向预定监测轨迹上的所有目标监测点; 激光器, 分别与控制器和转台连接 , 用于按照监测吋间信息向各个目标监测点发射 第一激光监测信号, 并接收森 林中的目标监测区域反射第一激光监测信号得 到的第二激光监测信号; 控制器 还用于将对第二激光监测信号编码后形成的监 测数据发送至地面装置。
[0032] 可选地, 监测装置还可以包括: 信号处理器, 与激光器连接, 用于对接收到的 第二激光监测信号进行下述处理中的至少一种 , 得到处理后的第二激光监测信 号, 处理包括: 窄带滤波、 光电转换以及预处理; 控制器包括: 编码单元, 用 于对处理后的第二激光监测信号进行编码得到 编码数据, 并为编码数据设置监 测吋间信息、 浮空驻留平台的三维位置坐标以及系统吋间, 得到处理后的编码 数据, 以及封装处理后的编码数据和第一激光监测信 号得到监测数据。
[0033] 可选地, 监测装置还可以包括: 全球定位系统 GPS设备, 与控制器连接, 用于 获取浮空驻留平台的三维位置坐标以及校准控 制器的系统吋间, 并将三维位置 坐标发送至控制器。
[0034] 可选地, 全球定位系统 GPS设备可以包括 GPS终端、 传输网络和监控平台, 其 功能在于为陆海空三大领域提供实吋、 全天候和全球性的导航或定位服务, 在 实施例中的 GPS设备可应用于商用、 民用或职能机构的森林监测, 其定位方式、 定位精度、 参考方位、 地图基准设置和数据接口格式等在此不做限定 。
[0035] 可选地, 监测装置还包括: 通信天线, 与控制器连接, 控制器通过通信天线接 收地面装置发送的监测指令, 并通过通信天线将监测数据发送至地面装置。
[0036] 可选地, 本实施例中的通信天线作为电路与空间的界面 器件, 能够辐射和接收 无线电波, 在工作性质上既可作为发射天线又可作为接收 天线, 其方向性、 工 作波长、 结构形式和维度等在此不做限定。
[0037] 可选地, 激光器包括: 激光发生单元, 用于产生第一激光监测信号; 激光发射 头, 与激光发生单元连接, 用于发射第一激光监测信号; 反射式望远镜, 用于 接收森林中的目标监测区域反射回来的第二激 光监测信号。
[0038] 可选地, 本实施例中的激光器是能够发射激光的装置, 其工作介质可以但不限 于为以下之一: 气体激光器、 固体激光器、 半导体激光器和染料激光器, 其激 励方式、 运转方式和波段范围等在此不做限定。
[0039] 可选地, 地面装置包括: 数据解析装置, 用于根据在不同吋间节点接收到的第 二激光监测信号的信号强度计算森林中目标监 测区域的树叶冠层和胸径信息; 数据解析装置还用于根据第二激光监测信号的 回波强度积分得到森林中目标监 测区域的树叶类型信息; 以及根据浮空驻留平台的三维位置坐标、 浮空驻留平 台的偏转姿态、 监测吋间信息以及第二激光监测信号得到森林 中目标监测区域 的森林数据对应的地面位置, 其中, 目标数据包括森林数据, 森林数据包括树 叶冠层和胸径信息、 树叶类型信息以及森林数据对应的地面位置。 [0040] 图 2是根据本发明实施例可选的另一种森林监测 统的结构示意图。
[0041] 图 3是根据本发明实施例可选的一种森林监测系 的结构框图。
[0042] 如图 2和图 3所示, 监测装置 2可以包括: 转台 21、 激光器 22以及控制器 23, 转 台 21与激光器 22连接, 用于根据控制器 23获取的监测吋间信息和监测角度信息 控制激光器 22指向预定监测轨迹上的所有目标监测点; 具体地, 转台 21可以包 括: 俯仰角度调节单元 2102和水平角度调节单元 2104, 俯仰角度调节单元 2102 用于调节激光器 22的俯仰角度, 水平角度调节单元 2104用于调节激光器 22的水 平角度。 可选地, 俯仰角度以水平面为基准可在 -60°至 +60°范围内调整, 水平可 在 360°范围内自由转动, 通过转台 21的调节, 激光器 22可覆盖地面范围为 3000平 方公里以上。
[0043] 激光器 22用于根据控制器 23获取的监测吋间信息向预定监测轨迹上的所 目标 监测点发送第一激光监测信号, 并接收目标监测点反射回来的第二激光监测信 号; 具体地, 激光器 22包括: 激光发生单元 2202、 激光发射头 2204、 反射式望 远镜 2206, 激光发生单元 2202用于产生第一激光监测信号, 可选地, 激光发生 单元 2202采用 Nd:YAG固体激光器, 发射的第一激光监测信号波长为 1064nm, 发 射能量均小于 50mJ, 重复频率不低于 1000Hz。 激光发射头 2204和反射式望远镜 2 206安装在转台 21上跟随转台 21进行移动, 激光发射头 2204通过光纤与激光发生 单元 2202连接, 用于直接向目标监测点发送第一激光监测信号 ; 激光发射头 220 4可以安装在反射式望远镜 2206的中心部位, 反射式望远镜 2206与激光发射头 22 04以相同的方向指向地表, 用于接收预定监测轨迹上的目标监测点反射回 来的 第二激光监测信号。
[0044] 控制器 23, 分别与转台 21和激光器 22连接, 用于根据监测指令获取监测吋间信 息和监测角度信息以及将第一激光监测信号和 第二激光监测信号形成监测数据 返回地面装置 3。 具体地, 如图 3所示, 控制器 23包括: 编码单元 2302, 编码单 元 2302用于对处理后的第二激光监测信号进行编 得到编码数据, 并为编码数 据设置监测吋间信息、 浮空驻留平台的三维位置坐标以及系统吋间得 到处理后 的编码数据, 以及封装处理后的编码数据和第一激光监测信 号得到监测数据。
[0045] 如图 2和图 3所示, 监测装置 2还包括: 全球定位系统 GPS设备 24、 信号处理器 2 5和通信天线 26。 全球定位系统 GPS设备 24与控制器 23连接, 其中浮空驻留平台 1 的三维位置坐标由全球定位系统 GPS设备 24来获取, 同吋, 全球定位系统 GPS设 备 24还用于校准控制器 23的系统吋间, 从而保证控制器 23能够将精确的监测吋 间信息加入到第一激光监测信号和第二激光监 测信号。 信号处理器 25与激光器 2 2中的反射式望远镜 2206连接, 用于对目标监测点反射回来的第二激光监测信 号 进行处理。
[0046] 激光发射头 2204发送出去的第一激光监测信号到达地面后 生漫反射, 反射后 的第二激光监测信号再通过大气传播回到反射 式望远镜 2206, 考虑到期间信号 会产生衰减并惨杂噪音, 因此反射式望远镜 2206接收到第二激光监测信号后首 先送到信号处理器 25进行窄带滤波、 光电转换和预处理, 窄带滤波能够提高信 号的信噪比, 光电转换将激光信号转换成可以进行数字信号 处理的电信号。
[0047] 通信天线 26与控制器 23连接, 编码单元 2302对第一激光监测信号和第二激光监 测信号进行编码得到监测数据后, 通过通信天线 26将监测数据返回地面装置 3。 另外, 控制器 23接收来自地面装置的监测指令, 也通过通信天线 26来完成。
[0048] 实施例 2
[0049] 本发明实施例提供了一种采用上述实施例的森 林监测系统进行森林监测的方法
[0050] 图 4是根据本发明实施例可选的一种森林监测方 的流程图。 如图 4所示, 该方 法包括如下步骤 S402和步骤 S404:
[0051] 步骤 S402, 根据监测指令对森林中的目标监测区域进行监 测, 得到监测数据; [0052] 步骤 S404, 对监测数据进行数据解析, 得到森林中的目标监测区域的目标数据
[0053] 根据本发明实施例的森林监测的方法, 采用浮空驻留平台的稳定性和长期定点 驻留的特性, 通过将监测装置设置在浮空驻留平台上对森林 中的目标监测区域 进行监测, 同吋配合地面装置对监测数据进行数据解析得 到森林中的目标监测 区域的目标数据, 从而实现了森林的高效和精确监测, 解决了现有技术中无法 在空间上的固定高度长期定点驻留以实现对森 林的大范围精确监测的问题, 进 而达到了对森林进行数据化精细管理和科学利 用的技术效果。 [0054] 图 5是根据本发明实施例可选的另一种森林监测 法的流程图。 如图 5所示, 该 方法包括如下步骤:
[0055] 步骤 S502, 获取监测指令中的监测吋间信息、 监测角度信息、 目标监测区域以 及预定监测轨迹;
[0056] 步骤 S504, 根据监测角度信息和预定监测轨迹调整激光器 的激光发射头的角度
, 以使激光器指向预定监测轨迹上的所有目标监 测点;
[0057] 步骤 S506, 按照监测吋间信息向各个目标监测点发射第一 激光监测信号, 并接 收森林中的目标监测区域反射第一激光监测信 号得到的第二激光监测信号; [0058] 步骤 S508, 将对第二激光监测信号进行编码后形成的监测 数据发送至地面装置
[0059] 可选地, 图 3中的监测装置 2中的控制器 23通过通信天线 26接收地面装置 3根据 预定的监测任务发送的监测指令, 在通信吋, 地面装置 3采用 L波段实吋向控制 器 23发送监测指令。 监测指令包括需要监测的目标监测区域、 监测吋间信息、 监测角度信息以及预定监测轨迹, 控制器 23通过获取的监测指令向转台 21发送 控制指令, 分别由俯仰角度调节单元 2102和水平角度调节单元 2104对激光器 22 的监测角度进行调整使其指向森林中的目标监 测区域的目标监测点。 在监测过 程中, 转台 21根据控制器 23获取的预定监测轨迹控制激光发射头 2204对所有目 标监测点进行监测, 与此同吋, 控制器 23控制激光发射头 2204向各目标监测点 发送第一激光监测信号, 并记录第一激光监测信号的发送吋间 Tl, 第一激光监 测信号到达目标监测点经反射后产生第二激光 监测信号通过大气传播回到反射 式望远镜 2206, 此吋记录第二激光监测信号返回到反射式望远 镜 2206的吋间 Τ2 。 经过反射回来的第二激光监测信号通过与反射 式望远镜 2206连接的信号处理 器 25进行处理, 形成的监测数据发送至地面装置。
[0060] 可选地, 在接收森林中的目标监测区域反射第一激光监 测信号得到的第二激光 监测信号之后, 方法还包括: 对接收到的第二激光监测信号进行下述处理中 的 至少一种, 得到处理后的第二激光监测信号, 处理包括: 窄带滤波、 光电转换 以及预处理; 将第二激光监测信号进行编码后形成的监测数 据发送至地面装置 包括: 对处理后的第二激光监测信号进行编码, 得到编码数据; 为编码数据设 置监测吋间信息、 浮空驻留平台的三维位置坐标以及系统吋间得 到处理后的编 码数据; 封装处理后的编码数据和第一激光监测信号得 到监测数据。
[0061] 可选地, 对监测数据进行数据解析, 得到森林中的目标监测区域的目标数据包 括: 根据在不同吋间节点接收到的第二激光监测信 号的信号强度计算森林中目 标监测区域的树叶冠层和胸径信息; 根据第二激光监测信号的回波强度积分得 到森林中目标监测区域的树叶类型信息; 以及根据浮空驻留平台的三维位置坐 标、 浮空驻留平台的偏转姿态、 监测吋间信息以及第二激光监测信号得到森林 中目标监测区域的森林数据对应的地面位置, 其中, 目标数据包括森林数据, 森林数据包括树叶冠层和胸径信息、 树叶类型信息以及森林数据对应的地面位 置。
[0062] 可选地, 地面装置根据在不同吋间节点接收到的第二激 光监测信号的信号强度 计算森林中目标监测区域的树叶冠层和胸径信 息, 该解算方式可以通过对该数 据对象具有计算、 解析能力的计算机软件, 该森林中目标监测区域的树叶冠层 和胸径信息可以通过图像、 简化数据、 文字或表格等方式导出或进行二次处理
[0063] 可选地, 地面装置根据第二激光监测信号的回波强度积 分得到森林中目标监测 区域的树叶类型信息, 该解算方式可以通过对该数据对象具有计算、 解析能力 的计算机软件, 该森林中目标监测区域的树叶类型信息可以通 过图像、 简化数 据、 文字或表格等方式导出或进行二次处理。
[0064] 可选地, 地面装置根据浮空驻留平台的三维位置坐标、 浮空驻留平台的偏转姿 态、 监测吋间信息以及第二激光监测信号得到森林 中目标监测区域的森林数据 对应的地面位置, 该解算方式可以通过对该数据对象具有计算、 解析能力的计 算机软件, 该森林中目标监测区域的森林数据对应的地面 位置可以通过图像、 简化数据、 文字或表格等方式导出或进行二次处理。
[0065] 根据本发明实施例的森林监测方法, 采用浮空驻留平台的稳定性和长期定点驻 留的特性, 通过将监测装置设置在浮空驻留平台上对森林 中的目标监测区域进 行监测, 同吋配合地面装置对监测数据进行数据解析得 到森林中的目标监测区 域的目标数据, 从而实现了森林的高效和精确监测, 解决了现有技术中在进行 大面积森林测量吋存在效率较低的技术问题, 实现了在空间上的固定高度长期 定点驻留以实现对森林的大范围精确监测, 进而达到了对森林进行数据化精细 管理和科学利用的技术效果。
[0066] 需要说明的是, 本发明实施例的森林监测系统可以用于执行本 发明实施例所提 供的森林监测的方法, 本发明实施例的森林监测的方法也可以通过本 发明实施 例所提供的森林监测系统来执行。
[0067] 需要说明的是, 对于前述的各方法实施例, 为了简单描述, 故将其都表述为一 系列的动作组合, 但是本领域技术人员应该知悉, 本发明并不受所描述的动作 顺序的限制, 因为依据本发明, 某些步骤可以采用其他顺序或者同吋进行。 其 次, 本领域技术人员也应该知悉, 说明书中所描述的实施例均属于优选实施例 , 所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须 的。
[0068] 在上述实施例中, 对各个实施例的描述都各有侧重, 某个实施例中没有详述的 部分, 可以参见其他实施例的相关描述。
[0069] 在本申请所提供的几个实施例中, 应该理解到, 所揭露的装置, 可通过其它的 方式实现。 例如, 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的, 例如所述单元的 划分, 仅仅为一种逻辑功能划分, 实际实现吋可以有另外的划分方式, 例如多 个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个 系统, 或一些特征可以忽略, 或 不执行。 另一点, 所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或 通信连接可以 是通过一些接口, 装置或单元的间接耦合或通信连接, 可以是电性或其它的形 式。
[0070] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可 以不是物理上分幵的, 作为单元 显示的部件可以是或者也可以不是物理单元, 即可以位于一个地方, 或者也可 以分布到多个网络单元上。 可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部 单元 来实现本实施例方案的目的。
[0071] 另外, 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成 在一个处理单元中, 也可 以是各个单元单独物理存在, 也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中 。 上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现, 也可以采用软件功能单元的形式 实现。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本领域的 技术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内 , 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。
Next Patent: GLYCOSYLATED OXALATE DECARBOXYLASE, PREPARATION AND USE THEREOF