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1、10申请公布号CN104089615A43申请公布日20141008CN104089615A21申请号201410307435022申请日20140626G01C21/0020060171申请人青岛浩海网络科技股份有限公司地址266000山东省青岛市市南区宁夏路288号软件园G5楼7层72发明人逄增辉逄增伦石少锋54发明名称基于激光测距的森林火点定位系统及其使用方法57摘要本发明提供了一种基于激光测距的森林火点定位系统，包括激光测距仪，云台，PC机，PC机上装载有GIS地图和软件平台，云台上固定的装配有所述激光测距仪，云台内进一步设置有数据采集模块与传输模块，云台与PC机网络连接，激光测距仪内。
2、设置有激光测距模块，激光测距模块与数据采集模块、传输模块之间电连接，激光测距模块包括激光发射器和接收器，其中，所述GIS定位算法为经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；高度值为H1H0SSINB。本发明结构简单，使用方便，定位准确，能够快速实现火点位置的定位，且准确率高，无需人工核实火点位置。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图4页10申请公布号CN104089615ACN104089615A1/1页21一种基于激光测距的森林火点定位系统，包括激光测距仪，。
3、云台，PC机，PC机上装载有GIS地图和软件平台，云台上固定的装配有所述激光测距仪，云台内进一步设置有数据采集模块与传输模块，云台与PC机网络连接，激光测距仪内设置有激光测距模块，激光测距模块与数据采集模块、传输模块之间电连接，激光测距模块包括激光发射器和接收器，其特征在于，以正北方向为水平0，所述云台能够实现水平方向0360度旋转，所述云台能够实现垂直方向3040度旋转，所述云台将水平角度变换值与垂直角度变换值通过网络传送到PC机，作为GIS定位算法中所需要的水平角与俯仰角；水平角度值为A；云台俯仰角度值为B；所述云台能够通过激光测距仪获取云台所在地与火点之间的直线距离，并通过网络传输到所述。
4、PC机端，作为GIS定位算法中的火点与激光测距仪之间的距离值S，所述GIS定位算法为设云台所在地的经纬度坐标值，为J0，W0设云台所在地的高度值，为H0，设定云台所在地单位经度和单位纬度的长度，每一经度为J，每一纬度为W计算着火点经度坐标J1，维度坐标W1，高度值H1经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；高度值为H1H0SSINB。2根据权利要求1所述基于激光测距的森林火点定位系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤A、测量距离的步骤由激光测距仪测量待测点至激光测距仪的距离，激光发射器发射激光至待测点，接收器接受反馈信号，通过从发射到返回的。
5、时间计算火点与激光测距仪之间的距离，为S，单位米；B、云台返回的水平角度值为A；云台返回的俯仰角度值为B；C、通过定位设备提前获取到云台所在地的经纬度坐标值，为J0，W0；云台所在地的高度值，为H0；J0，W0和H0设定后即为固定值参考值，不再做变化；D、根据地图，计算获得云台所在地单位经度和单位纬度的长度，每一经度为J，每一纬度为W；E、根据定位公式可以获取定位点所在的地理坐标，如下经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；高度值为H1H0SSINB。权利要求书CN104089615A1/5页3基于激光测距的森林火点定位系统及其使用方法技术领。
6、域0001本发明涉及森林防火用智能定位技术领域，特别涉及一种基于激光测距的森林火点定位系统及其使用方法。背景技术0002森林火灾突发性强、破坏力大、影响面广，对森林资源的安全产生严重威胁。处置森林火灾往往要兴师动众、耗费巨大，恢复一场森林火灾前的生态环境需要几十年甚至数百年时间。世界各洲，以大洋洲森林火灾最为严重，其次是北美洲，最少为北欧。有的国家森林资源丰富，森林火灾也较严重，如美国、加拿大和俄罗斯等，森林覆盖率在30以上，年均火灾面积100万HM2以上。就森林火灾情况来看，温带地区最易发生森林火灾。从欧洲和北美洲的一些国家在19801994年的火灾发生次数统计结果来看，美国的森林火灾次数要。
7、远远高于其他国家，其次是俄罗斯和加拿大。美国每年的森林火灾总次数均在95万次以上，法国、德国、挪威、土耳其和英国等欧洲国家的森林火灾也频繁发生。0003中国也是一个森林火灾多发国家，森林防火的形势同样严峻。在2007年11月7日，湖南省永州市宁远县发生森林火灾，过火面积约47公顷，扑救过程中9人不幸遇难，同一时期，我国各个林区相同规模的森林火灾还有多起。我国在林火研究上比发达国家起步晚，从50年代才开始逐渐发展起来。但是，随着科学技术的快速发展以及政府部门对森林防火工作的投入力度不断增强，我国森林防火科研人员在吸取了以往森林火灾的经验教训基础上，通过自主研发与引进国外先进技术相结合的方式，于一。
8、批森林防火科研项目上取得了显著成绩。森林火灾次数、火灾损失、人员伤亡均呈大幅度下降趋势。0004森林火灾的早期预警历来是林区工作的重中之重，要求防患于未“燃”。从森林防火的历史发展看，早期护林员在林区建造瞭望塔，以人工长期值守的方式进行护林。当发现火情后，由于不能迅速确定火点位置，导致防火指挥部门不能及时调配、组织人员和装备投入火场，延误了灭火的最佳时机。随着电子技术的发展，模拟电子监控设备在一些林区取代了瞭望塔上护林员的工作。瞭望塔上的摄像机俯瞰林区，可以让控制室的人员实时了解现场的情况，对于及时发现火情、降低护林员工作强度起到了积极的作用。但模拟监控设备同样不能解决火点位置问题。为解决上述。
9、问题，申请人在此前申请了一种基于物联网技术森林防火用远红外探测一体机和一种森林防火用红外测温仪两个专利，提供一种结构简单，使用方便，测温准确，能够在温度到达燃点之前就报警，且准确率高，无需人工核实火情的森林防火用方法。但是，却无法准确定位森林火灾发生的具体位置，也无法为森林防火决策部门提供关键的火点位置信息，从而无法在火灾险情发生时及时确定最佳方案、调遣人员、车辆、物资，对林火进行有效的控制和扑灭，无法将火灾带来的损失降到最低。0005为解决上述无法实现森林火灾定位的问题，有人提出了单点定位算法，通过查表的方式或者穷举渐进的方式获取火点的位置，但是表的精度与所需高昂的设备费以及对测量条件苛刻的。
10、要求，都会给定位的结果带来巨大的影响。因此，迫切需要出现一种结构简单，使用方便，定位准确，能够在发现森林火灾发生时就定位，且准确率高，无需人工核实的说明书CN104089615A2/5页4一种基于激光测距的森林火点定位系统及其使用方法。发明内容0006本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种结构简单，使用方便，定位准确，能够在森林火灾发生时就定位，且准确率高，无需人工核实的森基于激光测距的森林火点定位系统及其使用方法。0007为了实现上述目的，本发明提供了一种基于激光测距的森林火点定位系统，包括激光测距仪，云台，PC机，PC机上装载有GIS地图和软件平台，云台上固定的装配有所述激光测。
11、距仪，云台内进一步设置有数据采集模块与传输模块，云台与PC机网络连接，激光测距仪内设置有激光测距模块，激光测距模块与数据采集模块、传输模块之间电连接，激光测距模块包括激光发射器和接收器，其中，以正北方向为水平0，0008所述云台能够实现水平方向0360度旋转，0009所述云台能够实现垂直方向3040度旋转，0010所述云台将水平角度变换值与垂直角度变换值通过网络传送到PC机，作为GIS定位算法中所需要的水平角与俯仰角；水平角度值为A；云台俯仰角度值为B；0011所述云台能够通过激光测距仪获取云台所在地与火点之间的直线距离，并通过网络传输到所述PC机端，作为GIS定位算法中的火点与激光测距仪之间。
12、的距离值S，0012所述GIS定位算法为0013设云台所在地的经纬度坐标值，为J0，W00014设云台所在地的高度值，为H0，0015设定云台所在地单位经度和单位纬度的长度，每一经度为J，每一纬度为W0016计算着火点经度坐标J1，维度坐标W1，高度值H10017经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；0018纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；0019高度值为H1H0SSINB。0020为更好的实现本发明目的，本发明还公开了基于激光测距的森林火点定位系统的使用方法，其中，包括如下步骤0021A、测量距离的步骤由激光测距仪测量待测点至激光测距仪的距离，激光发射器发射激光至待测点。
13、，接收器接受反馈信号，通过从发射到返回的时间计算火点与激光测距仪之间的距离，为S，单位米；0022B、云台返回的水平角度值为A；云台返回的俯仰角度值为B；0023C、通过定位设备提前获取到云台所在地的经纬度坐标值，为J0，W0；云台所在地的高度值，为H0；J0，W0和H0设定后即为固定值参考值，不再做变化；0024D、根据地图，计算获得云台所在地单位经度和单位纬度的长度，每一经度为J，每一纬度为W；0025E、根据定位公式可以获取定位点所在的地理坐标，如下0026经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；0027纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；0028高度值为H1H0SSIN。
14、B。说明书CN104089615A3/5页50029其中，以正北方向为水平0。0030本发明的优点，使用方便，定位准确，能够在森林火灾发生时就定位，且准确率高，无需人工核实的森林防火用基于激光测距的森林火点定位系统及其方法。具体为0031本发明解决了现有森林防火用定位系统不准确的问题，1，精确了待测点与云台之间的距离，2，根据云台返回的坐标值，高度值，水平角度值，俯仰角度值以及已知的经纬线的单位长度值，得到实际火点的经纬度值。首先由激光测距仪测量出待测区域到激光测距仪的距离。然后由云台将数据返回到PC机端。然后在PC机的软件平台上，得出该火点的相应的位置。0032其中A是水平角度值，B是俯仰角。
15、度值；0033H0是云台所在地的高度值，J和W分别为每一经度和纬度的长度值，S是激光测距数值，单位米。0034经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；0035纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；0036高度值为H1H0SSINB；0037其中，以正北方向为水平0。0038J和W分别为每一经度和纬度的长度值，其原理为经纬度在不同地区，每度距离差是不同的，假定地球是完美的球体的话，纬度为B的地区纬度变化一度，球面南北方向距离变化R/1801117KM经度变化一度，球面东西方向距离变化R/180COSB1117COSB。比如北京B40、COSB0766，经度变化1度，则东西方向距离变。
16、化85567KM。0039说明书附图0040图1为本发明的系统组成示意图。0041图2为本发明水平角度A的获取示意图0042图3为本发明火点数据的获取的示意图。0043图4为火点经纬度的获取在水平角度A小于90度的情况0044图5为火点经纬度的获取在水平角度A位于90180度间的情况0045图6为火点经纬度的获取在水平角度A位于180270度间的情况0046图7为火点经纬度的获取在水平角度A位于270360度间的情况具体实施方式0047基于激光测距的森林火点定位系统，如图1所示，图1为本发明的系统组成示意图。包括激光测距仪，云台，PC机，PC机上装载有GIS地图和软件平台，云台上固定的装配有所。
17、述激光测距仪，云台内进一步设置有数据采集模块与传输模块，云台与PC机网络连接，激光测距仪内设置有激光测距模块，激光测距模块与数据采集模块、传输模块之间电连接，激光测距模块包括激光发射器和接收器，其中，以正北方向为水平0，云台能够实现水平方向0360度旋转，云台能够实现垂直方向3040度旋转，云台将水平角度变换值与垂直角度变换值通过网络传送到PC机，作为GIS定位算法中所需要的水平角与俯仰角；水平角度值为A；云台俯仰角度值为B；云台能够通过激光测距仪获取云台所在地与火点之间的直线距离，并通过网络传输到所述PC机端，作为GIS定位算法中的火点与激光测距仪之间说明书CN104089615A4/5页6。
18、的距离值S，GIS定位算法为0048设云台所在地的经纬度坐标值，为J0，W00049设云台所在地的高度值，为H0，0050设定云台所在地单位经度和单位纬度的长度，每一经度为J，每一纬度为W0051计算着火点经度坐标J1，维度坐标W1，高度值H10052经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；0053纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；0054高度值为H1H0SSINB。0055基于激光测距的森林火点定位系统的使用方法，其中，包括如下步骤0056A、测量距离的步骤由激光测距仪测量待测点至激光测距仪的距离，激光发射器发射激光至待测点，接收器接受反馈信号，通过从发射到返回的时间计算火。
19、点与激光测距仪之间的距离，为S，单位米；0057B、云台返回的水平角度值为A；云台返回的俯仰角度值为B；0058C、通过定位设备提前获取到云台所在地的经纬度坐标值，为J0，W0；云台所在地的高度值，为H0；J0，W0和H0设定后即为固定值参考值，不再做变化；0059D、根据地图，计算获得云台所在地单位经度和单位纬度的长度，每一经度为J，每一纬度为W；0060E、根据定位公式可以获取定位点所在的地理坐标，如下0061经度坐标J1J0SCOSBSINA360/W；0062纬度坐标W1W0SCOSBCOSA360/J；0063高度值为H1H0SSINB。0064其中，以正北方向为水平0。0065如图。
20、2所示，图2为本发明水平角度A的获取示意图0066水平角度A的获取0067我们可以通过云台在预置位0我们将其设置在正南正北的方向上和转过的角度获得当前水平角度A0068如图3所示，图3为本发明火点数据的获取的示意图。0069山高与塔高再加上云台的高度为H0，我们可以分别通过专业设备获取；而云台到火点的距离S，我们可以通过激光测距仪获取；俯角B我们可以通过云台返回的数据获取；由公式余弦公式，我们可以计算获得火点到云台所在地的水平距离为LSCOSB；由正弦函数公式，我们可以计算获得火点所在地的高程数据H1H0SSINB。0070如图4所示，图4为火点经纬度的获取在水平角度A小于90度的情况0071。
21、由于火点所在地的经线的长度和纬线的长度我们可以查出，我们可以求出每一度经线的长度J和每一度纬线的长度W0072J经线的长度/1800073W纬线的长度/3600074设当前云台所在地的经纬度为J0，W0，这个可以通过专业设备测得。0075当火点处于以下位置的时候；A900076当云台转过的角度为090的时候，由正余弦公式可以算出来火点的最终坐说明书CN104089615A5/5页7标其中LSINA360/W为经度差，LCOSA360/J为纬度差。0077J1J0LSINA360/WJ0SCOSBSINA360/W0078W1W0LCOSA360/JW0SCOSBCOSA360/J0079如图5。
22、所示，图5为火点经纬度的获取在水平角度A位于90180度间的情况0080当云台转过的角度为90180的时候，由正余弦公式可以算出来火点的最终坐标其中LSIN180A360/W为经度差，LCOS180A360/J为纬度差。0081J1J0LSIN180A360/WJ0SCOSBSINA360/W0082W1W0LCOS180A360/JW0SCOSBCOSA360/J0083如图6所示，图6为火点经纬度的获取在水平角度A位于180270度间的情况0084当云台转过的角度为180270的时候，由正余弦公式可以算出来火点的最终坐标其中LSINA180360/W为经度差，LCOSA180360/J为纬。
23、度差。0085J1J0LSINA180360/WJ0SCOSBSINA360/W0086W1W0LCOSA180360/JW0SCOSBCOSA360/J0087如图7所示，图7为火点经纬度的获取在水平角度A位于270360度间的情况0088当云台转过的角度为270360的时候，由正余弦公式可以算出来火点的最终坐标其中LSIN360A/W为经度差，LCOS360A/J为纬度差。0089J1J0LSIN360A360/WJ0SCOSBSINA360/W0090W1W0LCOS360A360/JW0SCOSBCOSA360/J0091由以上公式我们可以最终得出火点经纬度的最终公式如下0092J1J0SCOSBSINA360/W0093W1W0SCOSBCOSA360/J0094最后，我们就可以通过算出的经纬度坐标J1，W1在GIS地图上标出火点的位置，然后就可以及时确定最佳方案、调遣人员、车辆、物资，对林火进行有效的控制和扑灭，将火灾带来的损失降到最低。说明书CN104089615A1/4页8图1图2说明书附图CN104089615A2/4页9图3图4说明书附图CN104089615A3/4页10图5图6说明书附图CN104089615A104/4页11图7说明书附图CN104089615A11。