阅读说明：本技术 基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置 (Forestry area measurement device based on unmanned aerial vehicle and edge correction module ) 是由 张英 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于林业设备技术领域,具体涉及一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置,包括无人机、定位模块、边缘矫正模块、无人机控制器和终端处理模块；所述边缘矫正模块用于检测无人机的位置,由所述终端处理模块根据位置信息判断无人机是否处于林地边缘；所述无人机控制器用于根据边缘矫正模块的判断结果控制无人机调整位置,使无人机处在林地边缘；所述定位模块用于无人机处在林地边缘时获取无人机的位置信息；所述终端处理模块还用于位置信息绘制无人机飞行轨迹,然后计算林地面积。本发明利用林地边缘树木与地面的存在高度差的原理,利用雷达技术能精确的区分林地边缘,提高了林地面积测量的精准度。(The invention belongs to the technical field of forestry equipment, and particularly relates to a forestry area measuring device based on an unmanned aerial vehicle and an edge correction module, which comprises the unmanned aerial vehicle, a positioning module, the edge correction module, an unmanned aerial vehicle controller and a terminal processing module; the edge correction module is used for detecting the position of the unmanned aerial vehicle, and the terminal processing module judges whether the unmanned aerial vehicle is positioned at the edge of the forest land or not according to the position information; the unmanned aerial vehicle controller is used for controlling the unmanned aerial vehicle to adjust the position according to the judgment result of the edge correction module, so that the unmanned aerial vehicle is positioned at the edge of the forest land; the positioning module is used for acquiring the position information of the unmanned aerial vehicle when the unmanned aerial vehicle is positioned at the edge of the forest land; the terminal processing module is also used for drawing the flight track of the unmanned aerial vehicle according to the position information and then calculating the area of the forest land. The invention utilizes the principle that trees at the edge of the forest land have height difference with the ground and utilizes the radar technology to accurately distinguish the edge of the forest land and improve the accuracy of measuring the area of the forest land.)

基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置

技术领域

本发明属于林业设备技术领域，具体涉及一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置。

背景技术

土地面积检测用设备包括手持式GPS测量仪、无人机航拍器等，手持式GPS测量仪依赖于测量人员带动GPS测量仪行走，利用产生的GPS轨迹来测算土地面积，但是人力精力有限，只能适用于小面积土地测量。无人机航拍器通过摄像成像后人控制航拍器飞行于带测量土地边界，然后通过飞行轨迹来测算土地面积，可以进行大面积的土地测量，节约人力。但是林地面积测量涉及的地理环境中包含大量树木，树木高度高且面积大，无人机航拍器需要飞行到一定高度才能进行摄像，这时由于高度影响，摄像成像后人为判定待测量土地边界易产生视觉误差，导致测量精确度降低。因此需要开发一种精确度更高的适用于林地面积测量的装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置。

本发明的目的是提供一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，包括无人机、定位模块、边缘矫正模块、无人机控制器和终端处理模块，所述无人机上搭载有所述定位模块和所述边缘矫正模块；

所述边缘矫正模块用于检测无人机的位置，由所述终端处理模块根据位置信息判断无人机是否处于林地边缘；

所述无人机控制器用于根据边缘矫正模块的判断结果控制无人机调整位置，使无人机处在林地边缘；

所述定位模块用于无人机处在林地边缘时获取无人机的位置信息；

所述终端处理模块还用于根据定位模块获取的多个位置信息绘制无人机飞行轨迹，然后根据该飞行轨迹计算林地面积。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述边缘矫正模块为两个雷达，分别安装在无人机的底部两侧，所述定位模块位于两个所述雷达之间的中点处。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述无人机控制器控制无人机飞行至待测林地接近边缘的位置；

所述无人机控制雷达L1、雷达L2通过发射天线分别向地面垂直发射电磁波，同时雷达L1、雷达L2的接收天线分别接收地面返回的电磁波，雷达L1从发射电磁波到收到电磁波所用时间为T1，雷达L2从发射电磁波到收到电磁波所用时间为T2，所述无人机将时间数据T1和T2传输给终端处理模块；

所述无人机控制器控制无人机悬停并在水平方向上转动，所述终端处理模块根据时间数据T1和T2以及预先设定的临界时间值T0判断无人机是否处于林地边缘；如果是，所述定位模块获取无人机当前的位置信息，并传输给终端处理模块显示和记录；如果无人机没有处在林地边缘，则所述无人机控制器控制无人机调整位置后悬停并在水平方向上转动，直至终端处理模块确定无人机处在林地边缘；

所述无人机控制器控制无人机围绕林地周围飞行，获得n个林地边缘位置信息，所述终端处理模块根据位置信息绘制闭合的飞行轨迹，然后根据飞行轨迹计算林地面积。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述临界时间值T0由终端处理模块根据电磁波的传播速度和林地树木平均高度确定，当接收的时间数据T1与T2的差值大于等于T0，则所述数据处理终端认为两个雷达处于林地边缘的两侧，无人机处于林地边缘；

当接收的时间数据T1与T2的差值小于T0，则所述数据处理终端认为两个雷达没有处于林地边缘的两侧，无人机没有处于林地边缘。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述定位模块为GPS***或者北斗***，所述终端处理模块为计算机或者智能手机。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述雷达L1与所述雷达L2之间的距离为30-100厘米。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述无人机上对称安装可拆卸的机翼，每个所述机翼上对应搭载有一个雷达。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述无人机的飞行高度为50-150米。

优选的，上述基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，所述待测林地为阔叶林，或者阔叶树木与针叶树木混种的林地。

与现有技术相比，本发明提供的基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，具有以下有益效果：

本发明的装置利用林地边缘树木与地面的存在高度差的原理，利用雷达技术能区分林地边缘，不需要使用摄像头，也不需要目测林地边缘；无人机技术减少了人工行走的工作量；该装置提高了无人机在林地边缘的精确度，提高了林地面积测量的精准度。

附图说明

图1为本发明基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置的结构示意图；

图2为本发明基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置在终端处理模块显示的飞行轨迹；

图3为本发明基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置的工作原理图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。下面各实施例以及上述发明内容中未注明具体条件的试验方法，均按照本领域的常规方法和条件进行。

本发明提供了一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，包括无人机、定位模块、边缘矫正模块、无人机控制器和终端处理模块，所述无人机上搭载有所述定位模块和所述边缘矫正模块；

所述边缘矫正模块用于检测无人机的位置，由所述终端处理模块根据位置信息判断无人机是否处于林地边缘；所述边缘矫正模为雷达；

所述无人机控制器用于根据边缘矫正模块的判断结果控制无人机调整位置，使无人机处在林地边缘；

所述定位模块用于无人机处在林地边缘时获取无人机的位置信息，所述定位模块为GPS***或者北斗***；

所述终端处理模块还用于根据定位模块获取的多个位置信息绘制无人机飞行轨迹，然后根据该飞行轨迹计算林地面积。所述终端处理模块为计算机或者智能手机，

实施例1

一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，如图1所示，包括无人机、定位模块、边缘矫正模块、无人机控制器和终端处理模块，所述无人机上搭载有所述定位模块和所述边缘矫正模块；所述边缘矫正模为两个雷达，分别命名为雷达L1和雷达L2，所述无人机底部一侧搭载有雷达L1，所述无人机上底部相对的另一侧搭载由雷达L2；所述定位模块为GPS***，所述定位模块位于无人机上两个所述雷达的中点处；所述定位模块、边缘矫正模块均与所述终端处理模块无线连接。

利用上述装置测量林地面积的方法，步骤如下：

步骤一，利用无人机控制器控制无人机飞行至待测林地接近边缘的位置，无人机控制雷达L1、雷达L2通过发射天线分别向地面垂直发射电磁波，同时雷达L1、雷达L2的接收天线分别接收地面返回的电磁波，由于林地中的树木高度为几米到几十米之间，所以电磁波从树木反射后和从地面反射后到达接收天线的时间不同，雷达L1从发射电磁波到收到电磁波所用时间为T1，雷达L2从发射电磁波到收到电磁波所用时间为T2，所述无人机将时间数据T1和T2传输给终端处理模块；

根据电磁波的传播速度和林地树木平均高度在终端处理模块中预先设定一个临界时间值T0(比如将T0设定为电磁波传播林地树木平均高度一半距离时所用时间)；所述无人机控制器控制无人机悬停并在水平方向上转动；所述终端处理模块根据时间数据T1和T2以及预先设定的临界时间值T0判断无人机是否处于林地边缘；当终端处理模块接收的T1与T2的差值大于等于T0，所述数据处理终端认为两个雷达处于林地边缘的两侧，无人机处于林地边缘，GPS***记录无人机此时的位置信息，并传输给终端处理模块显示和记录；当终端处理模块计算到其接收的T1与T2的差值小于T0，则所述数据处理终端认为两个雷达没有处于林地边缘的两侧，无人机没有处于林地边缘，则所述无人机控制器控制无人机调整位置后悬停并在水平方向上转动，直至终端处理模块确定无人机处在林地边缘，然后GPS***记录无人机此时的位置信息。

步骤二，所述无人机控制器控制无人机围绕林地周围飞行，并根据步骤一的方法获得n个林地边缘位置信息，所述终端处理模块根据位置信息绘制闭合的飞行轨迹，见图2；然后所述终端处理模块根据飞行轨迹计算林地面积。

该实施例利用林地边缘树木与地面的存在高度差的原理，利用雷达技术能区分林地边缘，不需要使用摄像头，也不需要目测林地边缘；无人机技术减少了人工行走的工作量；该实施例提高了无人机在林地边缘的精确度，提高了林地面积测量的精准度。

在本发明的实施例中，所述雷达L1与所述雷达L2之间的距离为30-100厘米，优选的距离为30-60厘米，由于林地中大部分树木高度为几米到几十米左右，树冠宽度为2-4米之间，30-60厘米的雷达距离，当无人机处于树木上方时，两个雷达能同时位于树木上方，当无人机处于林地边缘时，一个雷达位于树木上方，另一个雷达位于非林地上方，由该距离判定林地边界比通过摄像目测林地边界的方式精确度高。并且无人机的飞行高度可以高达几十米以上，此高度便于控制无人机在林地上方飞行。

实施例2

一种基于无人机和边缘矫正模块的林业面积测量装置，包括无人机、摄像头、定位模块、边缘矫正模块、无人机控制器和终端处理模块，所述无人机上搭载有所述摄像头、所述定位模块和所述边缘矫正模块；所述边缘矫正模为两个雷达，分别命名为雷达L1和雷达L2，所述无人机底部一侧搭载有雷达L1，所述无人机上底部相对的另一侧搭载由雷达L2；所述定位模块为GPS***，所述定位模块位于无人机上两个所述雷达的中点处。所述摄像头、定位模块、边缘矫正模块均与所述终端处理模块无线连接。所述摄像头用于拍摄林地实时画面，并传输给终端处理模块，所述终端处理模块还用于显示实时画面。

利用上述装置测量林地面积的方法，步骤如下：

步骤一，利用摄像头拍摄林地实时画面，操作人员在终端处理模块看实时画面，预估林地边缘位置，然后利用无人机控制器控制无人机飞行至待测林地接近边缘的位置；其余步骤与实施例1相同。

本实施例通过设置摄像头可以迅速找到林地边缘大致位置，提高测量效率，同时摄像头拍摄的实时画面可帮助操作人员了解林地情况。

优选的，本发明实施例1或实施例2的装置中，在所述无人机上通过螺栓连接的方式对称安装可拆卸的机翼，每个所述机翼上对应搭载有一个雷达，当不使用装置时，将机翼拆下收纳，节约空间。机翼长度为50-100厘米，方便雷达的搭载。

优选的，本发明实施例1或实施例2中，所述待测林地为阔叶林，或者阔叶树木与针叶树木混种的林地。阔叶树木和针叶树木高度较高，所测量时间T0、T1、T2误差小。

需要说明的是，上述实施例中如未特别指明，则所采用的部件、设备为现有市售，由于不涉及发明点，故没有详述这些现有部件的结构。

需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。