[发明专利]一种多端协同森林树冠下地貌建图系统及方法

说明书

本发明公开了一种多端协同森林树冠下地貌建图系统及方法，系统包括卫星导航系统和无人车，无人车设有三维激光雷达、惯性导航系统、卫星导航模块和处理模块。方法包括:初始化校正时间；三维激光雷达获取无人车周围空间环境的三维点云数据，惯性导航系统获取无人车惯性导航定位数据，卫星导航模块获取无人车的卫星导航定位数据；融合无人车的惯性导航定位数据和卫星导航定位数据获取无人车实时定位信息；根据三维点云数据和实时定位信息有序堆积生成三维地貌图。本发明将无人车惯性导航定位数据和卫星导航定位数据相融合，提高了无人车定位精度，提高了三维地貌图的精度，为火灾发生时的最佳灭火搜救路径与方案提供直接的依据与保障。

技术领域

本发明涉及地图构建技术领域，尤其涉及一种多端协同森林树冠下地貌建图系统及方法。

背景技术

中国森林分布广泛、地理环境复杂多样，森林火灾时有发生。中国每年平均发生森林火灾约1万多次，烧毁森林几十万至上百万公顷，约占全国森林面积的5～8‰。1987年5月黑龙江大兴安岭还发生特大森林火灾，过火面积101万公顷，其中有林面积占70％。森林火灾烧毁林木,烧毁林下植物资源,危害野生动物,引起水土流失,使下游河流水质下降,引起空气污染,威胁人民生命财产安全，而且还严重破坏森林结构和森林环境，导致森林生态系统失去平衡。高强度的大火，能破坏土壤的化学、物理性质，降低土壤的保水性和渗透性，使某些林地和低洼地的地下水位上升，引起沼泽化；另外，由于土壤表面炭化增温，还会加速火烧迹地干燥，导致阳性杂草丛生，不利森林更新或造成耐极端生态条件的低价值森林更替。大量森林火灾表明，最有效的灭火手段是快速建立隔离带，从而有效地隔离火源区域与其他区域之间的连接，防止大火蔓延。而要做到精准、高效、快速地防火、灭火与搜救，一张精准的详细的森林三维地形地貌的地图是必不可少的，特别是要获得森林茂密树冠下的地形地貌图，这样才能快速建立隔离带，才能为最佳的灭火搜救路径与方案提供直接的依据与保障。

例如，中国专利文献CN109029422A公开了“一种多无人机协作构建三维调查地图的方法和装置”，所述方法包括获取至少两个无人机在飞行过程中采集的带有环境调查数据的至少两个地图数据；基于所述至少两个地图数据，生成融合的带有所述环境调查数据的三维调查地图。上述专利文献中只利用无人机完成三维调查地图的构建，在构建的过程中无人机的定位精度受到森林冠木层的影响，从而导致构建的三维调查地图精度低。

发明内容

本发明主要解决原有的森林树冠下地貌建图系统及方法定位精度低的技术问题；提供一种多端协同森林树冠下地貌建图系统及方法，将无人车的惯性导航定位数据和无人车的卫星导航定位数据相融合，提高了定位精度。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种多端协同森林树冠下地貌建图系统，包括卫星导航系统和无人车，所述无人车上设有三维激光雷达、惯性导航系统、卫星导航模块和处理模块；

其中，所述三维激光雷达用于获取所述无人车周围空间环境的三维点云数据；

所述惯性导航系统用于获取所述无人车的惯性导航定位数据；

所述卫星导航模块用于获取所述获取无人车的卫星导航定位数据；

所述处理模块用于处理所述三维激光雷达、惯性导航系统和卫星导航模块的数据并生成三维地貌图。

三维激光雷达获取无人车周围空间环境的三维点云数据，惯性导航系统获取无人车的惯性导航定位数据，卫星导航模块获取无人车的卫星导航定位数据；处理模块融合无人车的惯性导航定位数据和无人车的卫星导航定位数据，获取无人车的实时定位信息，再根据三维点云数据和实时定位信息有序堆积生成三维地貌图。将无人车的卫星导航定位数据与无人车的惯性导航定位数据相融合，提高了三维地貌图构建过程中无人车的定位精度，进而提高了三维地貌图的精度，为森林火灾发生时的最佳的灭火搜救路径与方案提供直接的依据与保障。