專利名稱：一種集成化野外信息采集、定位和處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種野外信息的采集、定位與綜合處理分析的系統(tǒng)與方法，集GPS(全球定位系統(tǒng))、GIS(地理信息系統(tǒng))、多種傳感器和與其相對(duì)應(yīng)的本底標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)于一體，特別是可根據(jù)用戶不同需要，通過(guò)簡(jiǎn)單的組件式的調(diào)換軟硬件，從而一次性完成用戶所需相關(guān)信息的采集定位與實(shí)時(shí)綜合分析的系統(tǒng)與方法。
野外信息采集通常是一項(xiàng)十分繁復(fù)的工作，而且大部分工作需要多重信息一同分析才能得到結(jié)果，由于信息在種類上的差異較大(有圖像視頻信息采集、光譜數(shù)據(jù)采集、氣體含量數(shù)據(jù)采集、土壤成份采集等等)，工作人員受到儀器、專業(yè)背景等方面的種種限制，往往一次只能采集一類數(shù)據(jù)，在野外將其保存在磁記錄媒體上，待日后處理。即使經(jīng)過(guò)多次采集把相關(guān)數(shù)據(jù)全部采集到，在回到辦公室進(jìn)行分析處理時(shí)，也會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)在時(shí)間上的差距導(dǎo)致研究結(jié)果的誤差。另外值得注意的一點(diǎn)是，由于以往的數(shù)據(jù)采集方法沒(méi)有定位裝置(即便有，也是分開(kāi)人為記錄，造成增加工作量大并且在匹配過(guò)程中容易出錯(cuò))，在處理時(shí)沒(méi)有(精確)經(jīng)緯度坐標(biāo)，從而無(wú)法(精確)判斷信息在空間上的一致性。以上提到的在以往野外信息采集過(guò)程中提到的數(shù)據(jù)時(shí)空差異問(wèn)題，不但導(dǎo)致工作效率低下，而且容易在判斷問(wèn)題時(shí)片面化(只由一種數(shù)據(jù)分析)，其主要缺陷是信息的時(shí)空差異不能滿足現(xiàn)今精確測(cè)繪分析的要求。
雖然GPS全球定位系統(tǒng)，現(xiàn)今已在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如汽車導(dǎo)航，探險(xiǎn)輔助測(cè)量等等，但它們?cè)诘孛娼嚯x采樣方面卻未能和其它設(shè)備有效集成，從而降低了工作效率。
另外，隨著現(xiàn)今生活節(jié)奏的加快，在許多情況下人們需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種信息做出及時(shí)的采集并且在第一時(shí)間內(nèi)做出綜合分析和判斷，如農(nóng)作物病蟲害一噴藥，洪水水位流量——危險(xiǎn)程度，道路建設(shè)等等，顯然現(xiàn)有的方法無(wú)法完全滿足需要。還有一點(diǎn)值得注意的就是，在很多情況下采樣點(diǎn)的露天條件非常惡劣，人們長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)影響身體健康，還有些需要采樣的地方甚至是十分危險(xiǎn)的。
一中央處理單元，通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件和軟件平臺(tái)控制所述定位單元、姿態(tài)控制單元和傳輸單元，并對(duì)采集到的信息進(jìn)行對(duì)比分析并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出。
上述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于所述定位單元由GPS卡和外置GPS天線組成，所述GPS卡與所述控制單元集成在一起。
上述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于所述姿態(tài)控制單元由一可調(diào)整姿態(tài)的云臺(tái)和安裝在所述云臺(tái)上的與多種傳感器連接的統(tǒng)一硬件接口組成。
上述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于所述采集單元由多種組件式傳感器組成，所述傳感器設(shè)置有統(tǒng)一的硬件接口。
上述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于所述中央處理單元由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)接口及存貯在所述計(jì)算機(jī)存貯器上的軟件控制系統(tǒng)組成；所述標(biāo)準(zhǔn)接口包括一用于與所述定位單元的GPS天線連接的硬件接口，一用于與所述采集單元的云臺(tái)連接的硬件接口，一用于與所述采集單元的統(tǒng)一輸出線相連的硬件接口；所述軟件控制系統(tǒng)包括定位模塊、傳輸采集模塊、監(jiān)視控制模塊、分析模塊以及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)模塊。
上述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于所述傳輸單元包括定制信號(hào)整合器、信號(hào)解碼器及傳輸線，用于將各種傳感器輸入信號(hào)統(tǒng)一輸出給所述中央處理單元。
上述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于所述傳感器為視頻傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器、光譜傳感器、植物傳感器、植物冠層分析傳感器、植物光和作用傳感器中任意一種，或者為其中任意組合。
為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種集成化野外信息采集、定位和處理的方法，其特征在于包括如下步驟a、在一采樣點(diǎn)利用GPS系統(tǒng)接收GPS信號(hào)，并將所述信號(hào)傳輸給一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；b、根據(jù)需要設(shè)置多種相應(yīng)的信號(hào)采集器采集所述采樣點(diǎn)的各種信息，通過(guò)一監(jiān)視控制單元顯示所述信息，并根據(jù)顯示情況相應(yīng)調(diào)整所述信號(hào)采集器的采集姿態(tài)；c、在采集信息滿足采集者要求時(shí)，執(zhí)行一采集指令，將采樣點(diǎn)定位在正確的時(shí)空位置上，并將所述采樣點(diǎn)定位坐標(biāo)及采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡信息傳輸給所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并將所述信息以文件形式存貯在所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上；d、在所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)立一臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，分類存貯所述采集信息；e、將所述分類的采集信息按類與一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)經(jīng)過(guò)所述時(shí)空位置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，再對(duì)單獨(dú)信息進(jìn)行綜合分析；f、將綜合分析結(jié)果輸出。
上述的信息采集、定位和處理的方法，其特點(diǎn)在于在步驟c中，是將GPS信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度坐標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)公里坐標(biāo)信息。
上述的信息采集、定位和處理的方法，其特點(diǎn)在于在步驟b或c中還包括如下步驟將各種信號(hào)采集器采集的不同格式的信息進(jìn)行整合，將添加標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一二進(jìn)制格式信號(hào)組成數(shù)據(jù)流利用一條數(shù)據(jù)線傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；對(duì)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式校驗(yàn)；對(duì)校驗(yàn)滿足要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、數(shù)據(jù)格式還原，并對(duì)各處信號(hào)標(biāo)識(shí)進(jìn)行識(shí)別。
上述的信息采集、定位和處理的方法，其特點(diǎn)在于在將信號(hào)解碼分解還原的信號(hào)分別顯示在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)顯示屏幕上，并以特定格式顯示在相應(yīng)的窗口中。
本系統(tǒng)的嫁接性非常好，即可以單人操作(肩背)，又可跟絕大多數(shù)交通工具，農(nóng)業(yè)機(jī)械集成，這樣工作人員的大部分工作就可以通過(guò)在車內(nèi)操縱計(jì)算機(jī)就可以完成了，不僅降低了野外工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是大大的提高了勞動(dòng)效率。
根據(jù)本發(fā)明所提供的一種即插即用的組件式的采樣單元與處理單元的鏈接方法，用戶可根據(jù)需要選擇傳感器和相應(yīng)軟件，完成所需信息的一次性采集和處理。
采用上述系統(tǒng)和方法，可以在確保多種信息在同一時(shí)空位置的前提下，提供了對(duì)多重信息現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析的方法，當(dāng)統(tǒng)一時(shí)間同一地點(diǎn)的多種信息同系統(tǒng)本身已有的現(xiàn)場(chǎng)地理信息結(jié)合共同分析問(wèn)題的時(shí)候，一是確保參考信息的正確性，另外其所得到的結(jié)果決不是簡(jiǎn)單的“1+1＝2”，它們會(huì)對(duì)工作人員從整體宏觀的角度把握問(wèn)題起到非常重要的作用。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例

圖1是本發(fā)明野外多重信息的采集、定位與綜合處理系統(tǒng)示意2是圖1中信號(hào)傳輸單元信號(hào)整合-分解示意3是本發(fā)明在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的一種實(shí)施例圖4是圖3實(shí)施例中標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)三維索引示意5是圖3實(shí)施例中分析過(guò)程中一種光譜分析過(guò)程示意圖在圖1和圖2中，本發(fā)明設(shè)計(jì)的野外多重信息的采集定位與綜合處理分析系統(tǒng)主要包括硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)兩個(gè)大的組成部分，其中硬件子系統(tǒng)又包括中央處理單元、定位單元、采集單元和傳輸單元四大單元，經(jīng)高度集成形成兩大部分，軟件子系統(tǒng)包括定位模塊、分析模塊、控制模塊和傳輸模塊?，F(xiàn)將其主要組成和功能介紹如下一、硬件子系統(tǒng)中央處理單元1由定制的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和相關(guān)元件組成，含三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，一個(gè)用于和GPS天線連接，一個(gè)用于和姿態(tài)控制單元的云臺(tái)連接，另一個(gè)用于和采集單元的統(tǒng)一輸出線相連，中央處理控制單元主要是對(duì)采集單元所采集的信息進(jìn)行處理、保存。
定位單元11由一GPS卡和外置天線組成，該GPS卡與中央處理控制單元集成，主要用于采樣時(shí)的精確定位和采樣軌跡的處理。
姿態(tài)控制單元由可調(diào)整姿態(tài)的云臺(tái)12和其上與多種傳感器連接的標(biāo)準(zhǔn)接口組成，主要用于對(duì)用戶所需信息的現(xiàn)場(chǎng)采集和與其對(duì)應(yīng)的傳感器的姿態(tài)調(diào)整。其中各種組件式傳感器可由用戶需要自行組裝、排列，簡(jiǎn)單方便。
采集單元由各種傳感器A、B、C、D組成，用于采集用戶所需要的各種信息，目前可使用的傳感器包括視頻傳感器、溫濕度傳感器、氣體(co2)傳感器、光譜傳感器、植物冠層分析傳感器和植物光和作用傳感器等。
傳輸單元由定制信號(hào)整合器和信號(hào)解碼器及標(biāo)準(zhǔn)接口組成，主要用于將各種傳感器輸入信號(hào)統(tǒng)一輸出給中央處理控制單元。
二、軟件子系統(tǒng)定位模塊、傳輸采集模塊、監(jiān)視控制單元和分析模塊，利用該軟件子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)如下功能在定位模塊可實(shí)現(xiàn)如下步驟GPS天線接受GPS信號(hào)(根據(jù)精度要求可選擇圓盤天線、棒裝天線和一體機(jī))。
信號(hào)由標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸進(jìn)中央處理單元，這時(shí)的信號(hào)不保存，而只占用一小塊內(nèi)存進(jìn)行時(shí)時(shí)刷新，同時(shí)將信號(hào)顯示在監(jiān)視器端。
當(dāng)接到監(jiān)控單元的采集指令后程序?qū)PS信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度坐標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)公里網(wǎng)坐標(biāo)。
將點(diǎn)文件，或一段時(shí)間內(nèi)生成的軌跡文件作為在該點(diǎn)保存的信息的頭文件內(nèi)容之一和該信息一同保存到與該種信息對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
根據(jù)本底標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)(GIS)，把該點(diǎn)的準(zhǔn)確位置的落到正確的時(shí)空位置上。在傳輸采集模塊可實(shí)現(xiàn)如下步驟各傳感器將分別采集數(shù)據(jù)全部發(fā)送到信號(hào)整合器；信號(hào)整合器對(duì)各傳感器發(fā)送來(lái)的信號(hào)添加標(biāo)識(shí)，如A…ENDB…ENDC…ENDD…END；信號(hào)整合器將各種不同格式的信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式；信號(hào)整合器將添加標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一格式信號(hào)組成數(shù)據(jù)流，由單一總線傳回中央處理器。
中央處理單元的數(shù)據(jù)解碼器對(duì)傳回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行格式校驗(yàn)；對(duì)校驗(yàn)滿足要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、數(shù)據(jù)格式還原，并對(duì)各種信號(hào)標(biāo)識(shí)進(jìn)行識(shí)別(同時(shí)將信號(hào)分別顯示在監(jiān)視相應(yīng)的端窗口中)；如滿足要求，則根據(jù)監(jiān)控單元的指令將其采集，即存儲(chǔ)到與該信息對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在監(jiān)視控制模塊可實(shí)現(xiàn)如下步驟將信號(hào)解碼器分解還原后的信號(hào)分別顯示在監(jiān)視器端的屏幕上例如視頻傳感器所采集的影象，光譜傳感器所采集的光譜曲線，溫濕度傳感器所采集的溫濕的數(shù)據(jù)都以其特定格式顯示在相應(yīng)的窗口中。此時(shí)信息不被保存，而只利用一小部分內(nèi)存空間對(duì)信息進(jìn)行時(shí)時(shí)刷新。
采集者根據(jù)需要，通過(guò)姿態(tài)控制系統(tǒng)調(diào)整承載所有傳感器的云臺(tái)姿態(tài)或某個(gè)傳感器的姿態(tài)，如利用工程控制軟件調(diào)動(dòng)云臺(tái)上的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所有傳感器都安放在球形軸上，可完成四向90度旋轉(zhuǎn)。
在姿態(tài)變換的同時(shí)，傳感器所采集的信號(hào)不間斷的通過(guò)信號(hào)整合一一信號(hào)解碼，分別顯示的過(guò)程時(shí)時(shí)的顯示在監(jiān)視器端相應(yīng)的窗口中，在信息滿足采集者的要求時(shí)，如視頻信號(hào)的遠(yuǎn)近，光譜曲線的變化(原于光譜傳感器高度變化)，雷達(dá)傳感器的角度等等，采集者下達(dá)采集指令，由傳輸采集模塊將該時(shí)間點(diǎn)或一段時(shí)間內(nèi)的一種或多種信息保存到與它(們)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)通過(guò)定位模塊采集該時(shí)間點(diǎn)的GPS信號(hào)或一段時(shí)間內(nèi)由傳感器移動(dòng)所形成的軌跡信息，并作為存入數(shù)據(jù)庫(kù)中信息的頭文件內(nèi)容之一一同保存。在分析模塊可實(shí)現(xiàn)如下步驟分析單元主要包括存放各種采集信息的臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為參照標(biāo)準(zhǔn)的各信息標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)各信息的單獨(dú)分析模塊，可對(duì)多種信息進(jìn)行綜合分析的綜合分析模塊幾部分，可根據(jù)用戶需要在采集現(xiàn)場(chǎng)激活進(jìn)行時(shí)時(shí)分析或待采集結(jié)束后再分析，得出結(jié)果。
針對(duì)某一種傳感器所采集的信息進(jìn)行分析，將保存在臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的該信息數(shù)據(jù)調(diào)出，通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的算法將其與該信息標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)作分析比較，得出結(jié)果。
在本系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)一般可以包含農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境兩部分以農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)為例農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)是在根據(jù)中國(guó)二級(jí)區(qū)劃(可根據(jù)氣候、土壤類型等分類，全國(guó)共分為40多個(gè)區(qū))的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過(guò)對(duì)作物種植種類及生產(chǎn)力水平等的調(diào)查，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，現(xiàn)將全中國(guó)分為一百多個(gè)區(qū)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)收集到各區(qū)域內(nèi)各主要農(nóng)作物在當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)期內(nèi)的每月、各旬的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)從傳感器類型分類上分為視頻數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)、氣體含量數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)等等，該數(shù)據(jù)從屬性上又分可分為長(zhǎng)勢(shì)好、一般、差，以及各種病態(tài)植株的數(shù)據(jù)。
生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括(同樣在將中國(guó)分為一百多個(gè)區(qū)的基礎(chǔ)上)中國(guó)各區(qū)的土地利用、土地覆蓋、水土流失強(qiáng)度、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的本底標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
分析方法通過(guò)傳感器采集到某一數(shù)據(jù)后，由于同時(shí)經(jīng)過(guò)GPS時(shí)空定位，分析模塊在進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)會(huì)自動(dòng)尋找到與該數(shù)據(jù)傳感器類型一致、時(shí)間一致(同一旬內(nèi))、作物品種一致，且在同一區(qū)劃內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過(guò)將該數(shù)據(jù)與各符合上述條件的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，便得出結(jié)果。
由于只根據(jù)單一信息作出得分析結(jié)果在有些情況下存在一定的片面性，所以用戶可根據(jù)需要將針對(duì)某一目標(biāo)所采集的多種信息得出單獨(dú)分析結(jié)果得前提下，再對(duì)其進(jìn)行綜合分析，由基于GIS信息計(jì)算方法或計(jì)算模型可在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，洪水監(jiān)測(cè)等方面通過(guò)對(duì)多重信息的綜合分析得出相對(duì)準(zhǔn)確全面的結(jié)果。
在圖3、圖4和圖5中，提示了本發(fā)明的系統(tǒng)和方法應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中小麥生長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)實(shí)例。
根據(jù)上述需要，在本實(shí)施例中，該系統(tǒng)選用了視頻傳感器用于采集小麥的視頻影象，選用了光譜傳感器用于采集小麥的光譜信息；雷達(dá)傳感器用于測(cè)量小麥植株高度；氣體傳感器用于測(cè)量與光合作用相關(guān)氧氣、二氧化碳的含量；溫濕度傳感器用于測(cè)量田間溫濕度數(shù)據(jù)。
上述各種傳感器根據(jù)指令分別采集信息，通過(guò)整合信號(hào)器將所采集的信息整合后通過(guò)單一總線回傳到中央處理單元，經(jīng)信號(hào)解碼器解碼存入臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，分類存儲(chǔ)各傳感器采集的信息，如分別存入視頻信息、光譜信息、雷達(dá)信息、氣體含量信息、濕溫度信息。根據(jù)上述信息確定監(jiān)測(cè)物小麥屬性，再根據(jù)監(jiān)測(cè)物屬性從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用該采集點(diǎn)時(shí)空點(diǎn)各種信息的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
如本實(shí)施例中，針對(duì)監(jiān)測(cè)物為冬小麥。在圖5中，針對(duì)該五月上旬河北北部冬小麥的光譜分析如下將采集的光譜信息存入臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中索引到經(jīng)過(guò)時(shí)空定位的該采集點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，其中含有健康缺乏某礦物質(zhì)元素；有各種病的各冬小麥的光譜曲線數(shù)據(jù)。將兩者通過(guò)光譜分析模塊進(jìn)行分析并將對(duì)比分析結(jié)果輸出。
同樣，其他分析模塊如視頻分析、雷達(dá)分析、氣體含量分析和濕溫度分析模塊的分析方法和過(guò)程如上。
因?yàn)橛梢环N信息得出的結(jié)果有時(shí)有一定的片而性，在各分析模塊單獨(dú)分析得出結(jié)果后還可在綜合分析模塊將上述結(jié)果進(jìn)行結(jié)合分析，從而得到更全面準(zhǔn)確的結(jié)果。
本發(fā)明還可根據(jù)其發(fā)明思想在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，如林業(yè)、水利防洪等，只要按照上述方法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求在采集點(diǎn)定位、收集信息并進(jìn)行綜合處理都可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有益效果。
權(quán)利要求
1.一種集成化野外信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于包括一定位單元，用于確定野外待采集的信息在同一時(shí)空的位置，通過(guò)實(shí)時(shí)接受GPS信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的坐標(biāo)，從而把采樣點(diǎn)及采樣軌跡的信息準(zhǔn)確的落到正確的時(shí)空位置上；一采集單元，用于對(duì)多重信息進(jìn)行采集，通過(guò)組合多種功能的傳感器，并將其設(shè)置在所述定位單元確定的時(shí)空位置上獲取所述傳感器感應(yīng)的信號(hào)；一姿態(tài)控制單元，用于控制采集單元的運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行所述傳感器的功能調(diào)整，以保證所述采集單元的正常工作；一傳輸單元，用于所述采集單元的采集信息和所述控制單元的控制信息的傳輸。一中央處理單元，通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件和軟件平臺(tái)控制所述定位單元、姿態(tài)控制單元和傳輸單元，并對(duì)采集到的信息進(jìn)行對(duì)比分析并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于所述定位單元由GPS卡和外置GPS天線組成，所述GPS卡與所述控制單元集成在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于所述姿態(tài)控制單元由一可調(diào)整姿態(tài)的云臺(tái)和安裝在所述云臺(tái)上的與多種傳感器連接的統(tǒng)一硬件接口組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于所述采集單元由多種組件式傳感器組成，所述傳感器設(shè)置有統(tǒng)一的硬件接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理單元由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)接口及存貯在所述計(jì)算機(jī)存貯器上的軟件控制系統(tǒng)組成；所述標(biāo)準(zhǔn)接口包括一用于與所述定位單元的GPS天線連接的硬件接口，一用于與所述采集單元的云臺(tái)連接的硬件接口，一用于與所述采集單元的統(tǒng)一輸出線相連的硬件接口；所述軟件控制系統(tǒng)包括定位模塊、傳輸采集模塊、監(jiān)視控制模塊、分析模塊以及計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸單元包括定制信號(hào)整合器、信號(hào)解碼器及傳輸線，用于將各種傳感器輸入信號(hào)統(tǒng)一輸出給所述中央處理單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信息采集、定位和處理系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器為視頻傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器、光譜傳感器、植物傳感器、植物冠層分析傳感器、植物光和作用傳感器中任意一種，或者為其中任意組合。
8.一種集成化野外信息采集、定位和處理的方法，其特征在于包括如下步驟A、在一采樣點(diǎn)利用GPS系統(tǒng)接收GPS信號(hào)，并將所述信號(hào)傳輸給一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；B、根據(jù)需要設(shè)置多種相應(yīng)的信號(hào)采集器采集所述采樣點(diǎn)的各種信息，通過(guò)一監(jiān)視控制單元顯示所述信息，并根據(jù)顯示情況相應(yīng)調(diào)整所述信號(hào)采集器的采集姿態(tài)；C、在采集信息滿足采集者要求時(shí)，執(zhí)行一采集指令，將采樣點(diǎn)定位在正確的時(shí)空位置上，并將所述采樣點(diǎn)定位坐標(biāo)及采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡信息傳輸給所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并將所述信息以文件形式存貯在所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上；D、在所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)立一臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，分類存貯所述采集信息；E、將所述分類的采集信息按類與一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)經(jīng)過(guò)所述時(shí)空位置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，再對(duì)單獨(dú)信息進(jìn)行綜合分析；F、將綜合分析結(jié)果輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息采集、定位和處理的方法，其特征在于在步驟C中，是將GPS信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度坐標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)公里坐標(biāo)信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息采集、定位和處理的方法，其特征在于在步驟B或C中還包括如下步驟將各種信號(hào)采集器采集的不同格式的信息進(jìn)行整合，將添加標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一二進(jìn)制格式信號(hào)組成數(shù)據(jù)流利用一條數(shù)據(jù)線傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；對(duì)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式校驗(yàn)；對(duì)校驗(yàn)滿足要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、數(shù)據(jù)格式還原，并對(duì)各處信號(hào)標(biāo)識(shí)進(jìn)行識(shí)別。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的信息采集、定位和處理的方法，其特征在于在將信號(hào)解碼分解還原的信號(hào)分別顯示在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)顯示屏幕上，并以特定格式顯示在相應(yīng)的窗口中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種集成化野外信息采集、定位和處理系統(tǒng)和方法，其包括由中央處理單元控制的定位單元、采集單元、姿態(tài)控制單元、傳輸單元，通過(guò)定位單元確定野外待采集的信息在同一時(shí)空的位置，通過(guò)實(shí)時(shí)接受GPS信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的坐標(biāo)，從而把采樣點(diǎn)及采樣軌跡的信息準(zhǔn)確的落到正確的時(shí)空位置上；利用采集單元將多重信息進(jìn)行采集，通過(guò)組合多種功能的傳感器，并將其設(shè)置在定位單元確定的時(shí)空位置上獲取傳感器感應(yīng)的信號(hào)；通過(guò)姿態(tài)控制單元控制采集單元的運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行所述傳感器的功能調(diào)整，以保證所述采集單元的正常工作；通過(guò)傳輸單元傳輸采集信息和控制單元的控制信息，由中央處理單元對(duì)采集到的信息進(jìn)行對(duì)比分析并將處理結(jié)果輸出。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1424683SQ01144228
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2001年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者吳炳方 申請(qǐng)人:吳炳方