[发明专利]一种应用于野生动物活动检测的云台监控装置及其监控方法

权利要求书

1.一种应用于野生动物活动检测的云台监控装置，其特征在于：包括本体外壳（1），所述本体外壳（1）的前方设置有红外线捕捉透镜装置（2），所述红外线捕捉透镜装置（2）的内侧设置有热释电传感器（3）的探测单元，所述热释电传感器（3）的信号输出端与红外传感模块（4）相连；

所述本体外壳（1）的内部封装有步进电机（5），所述步进电机（5）的转轴从本体外壳（1）的顶部引出，所述步进电机（5）的信号输入端与电机控制模块（6）相连；

所述本体外壳（1）的底部设置有电源模块（7）；

所述本体外壳（1）的内部还设置有控制电路板，所述控制电路板设置在步进电机（5）的下侧，所述控制电路板上集成有中央控制器（8），所述中央控制器（8）通过导线分别与红外传感模块（4）、电机控制模块（6）相连，所述中央控制器（8）的电源输入端与电源模块（7）相连；

所述中央控制器（8）还连接有串口通信模块（9），所述串口通信模块（9）通过导线与监控计算机（10）相连；

所述步进电机（5）的转轴通过传动装置（11）与相机壳体（12）相连，所述相机壳体（12）的内部设置有红外相机（13），所述红外相机（13）的控制端通过导线与中央控制器（8）相连；

采用应用于野生动物活动检测的云台监控装置进行监控的方法，包括如下步骤：

步骤一：将监控装置设置在野生动物活动区域并开机，此时本体外壳（1）内部的红外线捕捉透镜装置（2）处于动作捕捉状态，热释电传感器（3）实时接收周边环境中动物发出的红外线；

步骤二：当有野生动物经过监控装置时，动物自身发出的红外线通过红外线捕捉透镜装置（2）聚焦在热释电传感器（3）的敏感单元上，所述热释电传感器（3）将接收到的红外信号转换成电信号经过红外传感模块（4）输入MOS管，将变化的模拟电压信号转化成数字信号输入到中央控制器（8）中；

步骤三：所述中央控制器（8）使用定时器中断定时检测信号来源方向，并与当前步进电机（5）所处位置进行比较，计算出步进电机（5）需要转动的角度，中央控制器（8）向电机控制模块（6）发出相应控制信号，控制步进电机（5）转动；

步骤四：所述中央控制器（8）通过步进电机（5）自带的编码器使用定时器中断定时检测步进电机（5）旋转的角度，当步进电机（5）的旋转角度与目标角度一致时，中央控制器（8）控制步进电机（5）停止转动；

步骤五：当野生动物位置发生变化时，重复上述过程，控制步进电机（5）转动，使红外相机（13）采集图像始终跟随动物活动位置，从而实现监控装置对野生动物活动情况的跟踪监测；

所述红外线捕捉透镜装置（2）具体为5个菲涅尔透镜组成的阵列，每个所述菲涅尔透镜采集信号分别对应相应的热释电传感器（3）及红外传感模块（4），所述中央控制器（8）将5路输入信号进行均值滤波、从大到小排序，并根据如下规则控制电机旋转相应角度：

设红外线捕捉透镜装置（2）由左向右的透镜序号为1号至5号；

当中央控制器（8）判断接收到的信号最大值来源于1号或者5号透镜时，中央控制器（8）将控制电机旋转角度设置为对应旋转方向的最大旋转角度；

当中央控制器（8）判断接收到的信号最大值来源于2号、3号或者4号透镜时，中央控制器（8）将接收到的红外信号强度进行归一化处理，消除量纲的影响，处理过程如下：

设红外信号最大值来源于i号透镜，则与其相邻的透镜编号分别为i+1和i-1，上述透镜对应的红外信号强度分别为V_i+1，V_i-1，归一化处理后的结果设为V_result，则归一化算法公式为：

将上述得到的归一化值经过中央控制器（8）内部的PID算法程序处理，最终得到电机旋转的期望角度信号，中央控制器（8）将该信号发送至电机控制模块（6）控制步进电机（5）动作，同时中央控制器（8）中的编码器实时监测当前旋转角度是否与期望角度相等，若检测值相等，则中央控制器（8）控制电机停止转动，并控制红外相机（13）开始工作，若检测值不相等，则中央控制器（8）控制电机继续旋转，并重复上述过程。

2.根据权利要求1所述的一种应用于野生动物活动检测的云台监控装置，其特征在于：所述红外线捕捉透镜装置（2）具体为菲涅尔透镜阵列；所述红外线捕捉透镜装置（2）中菲涅尔透镜的数量为5个，通过螺丝与本体外壳（1）连接固定，相邻的所述菲涅尔透镜之间设置位置的夹角为120度。