森林火災(zāi)與城市火災(zāi)不同,其撲救方法也不完全相同。傳統(tǒng)森林火災(zāi)撲救方法無法應(yīng)對火災(zāi)環(huán)境惡劣、蔓延迅速快、點多線長面廣的特點。針對該問題,結(jié)合城市消防救援隊伍職能任務(wù)與典型森林火災(zāi)案例,提出一種加強森林火災(zāi)撲救應(yīng)急通信保障能力的方法。通過構(gòu)建衛(wèi)星—無人機—地面的空天地一體化通信系統(tǒng),保證話音、定位、圖像等通信業(yè)務(wù)實時性,并設(shè)計一種基于傾斜攝影與金字塔匹配技術(shù)構(gòu)建三維實景模型,提高后續(xù)滅火力量部署位置準(zhǔn)確性。該方案有效性在廣東佛山12·5山火消防救援撲救行動中得到了驗證。 

【文章來源】：軟件導(dǎo)刊. 2020,19(08)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

空天地一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)?br>

式（1）、式（2）中n的取值取決于不同波段的熱成像儀，ε是實際物體輻射率與黑體的接近程度，τα是大氣透射率。當(dāng)被測物體表面滿足灰體近似時，ε=α；若是大氣環(huán)境，εα=1-τα。Tμ為環(huán)境溫度。對現(xiàn)場采集的視頻圖像進行處理后，通過4G/5G、互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星專網(wǎng)回傳至各級指揮部，輔助前后方會商并研判。大面積的火場情況通過共享氣象、航天等部門提供的衛(wèi)星遙感圖像，方便指揮人員了解火場位置、火災(zāi)范圍，以及火災(zāi)發(fā)展變化趨勢等信息。

森林火災(zāi)屬于敞開式燃燒，往往火借風(fēng)勢，風(fēng)助火勢，火勢蔓延速度極快；同時需投入大量救火力量，還需長時間的作戰(zhàn)指揮，因此對通信系統(tǒng)暢通性要求較高。衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無人機自組網(wǎng)通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)已比較成熟，無人機自組網(wǎng)中無人機中繼通信的應(yīng)用也逐漸廣泛。文獻[1]提出衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信系統(tǒng)中具有覆蓋區(qū)域大、可多址聯(lián)接、機動靈活、不受地理條件限制、通信容量大、線路穩(wěn)定等優(yōu)點，并提出未來可依托天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建立應(yīng)急通信平臺；文獻[2]提出衛(wèi)星通信能夠彌補4G或5G移動通信系統(tǒng)在通信范圍、通信可靠性等方面的缺點，而衛(wèi)星通信與5G的結(jié)合可以為用戶帶來更為穩(wěn)定的服務(wù)體驗，進而實現(xiàn)空、天、地、海等多維空間連通，將其融為一體；文獻[3]提到具有應(yīng)急起飛、可快速抵達服務(wù)海區(qū)特點的無人機應(yīng)急通信手段可滿足針對陸地或海洋偏遠(yuǎn)地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)接入及通信應(yīng)用需求；文獻[4]基于無人機中繼通信系統(tǒng)設(shè)計了一種水面清障機器船；文獻[5]針對單無人機中繼方式、無人機中繼系統(tǒng)的全雙工與半雙工模式以及多跳無人機中繼的混合雙工模式傳輸策略進行了研究；文獻[6]提出將無線自組網(wǎng)與無人機在安全領(lǐng)域結(jié)合，實現(xiàn)多平臺協(xié)同、無線覆蓋與中繼、通信和控制距離延伸3類應(yīng)用場景；文獻[7]提出一種基于無中心的自組網(wǎng)的指揮調(diào)度通信系統(tǒng)；文獻[8]總結(jié)了在應(yīng)急通信保障中對無線自組網(wǎng)的3種應(yīng)用：便攜式移動通信網(wǎng)絡(luò)、安全監(jiān)控和預(yù)警的無線傳感網(wǎng)絡(luò)、無線自組網(wǎng)與移動通信網(wǎng)絡(luò)混合的通信網(wǎng)絡(luò)；文獻[9]介紹了一種使用雙向業(yè)務(wù)分配并經(jīng)由中心站轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)星狀網(wǎng)全網(wǎng)業(yè)務(wù)互通的方法；文獻[10]提出一種以衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)為核心，裝備自組網(wǎng)、無人機通信網(wǎng)絡(luò)、星狀通信網(wǎng)的應(yīng)急通信系統(tǒng)架構(gòu)；文獻[11]提出無人機機載通信終端可以同時具備無人機集群自組網(wǎng)功能以及與地面站直接通信的功能。綜上所述，目前針對衛(wèi)星通信與5G融合、無人機應(yīng)用于應(yīng)急通信以及無人機中繼通信關(guān)鍵技術(shù)的研究已積累一定成果，但還沒有一種能夠面向森林火災(zāi)的可靠的應(yīng)急通信系統(tǒng)。此外，森林火災(zāi)往往發(fā)生在山區(qū)，山高林密，坡陡谷深，雜草叢生，道路崎嶇，風(fēng)力大，氣溫低，視野差，環(huán)境相對惡劣。傳統(tǒng)森林火災(zāi)檢測技術(shù)包括衛(wèi)星遙感、紅外熱成像以及基于視頻或圖像的檢測技術(shù)。在衛(wèi)星遙感方面，光學(xué)載荷分辨率不斷提高，確保了遙感技術(shù)應(yīng)用到測繪地圖中高質(zhì)量的產(chǎn)出[12]；紅外熱成像技術(shù)可以確保圖像不受光照等自然因素干擾，但容易忽略圖像細(xì)節(jié)紋理信息；基于視頻或圖像的火災(zāi)檢測則是當(dāng)下研究熱點。文獻[13]提出一種基于火焰像素顏色規(guī)則的圖像處理方法，但在復(fù)雜條件下僅從顏色模型的角度考慮存在很多相似顏色的干擾；文獻[14]根據(jù)火焰的運動特性，采用前景累積法，提取出運動區(qū)域，但前景累積法時延較大，無法滿足森林火災(zāi)撲救緊迫性要求；文獻[15]利用光流法，根據(jù)火災(zāi)區(qū)域與非火災(zāi)區(qū)域流場大小方向的不同進行區(qū)分；文獻[16]基于梯度運動法處理分析固定攝像機視頻火焰特征，但是在火焰燃燒時主體部分運動特性并無太大變化；文獻[17]通過紅外圖像的統(tǒng)計學(xué)特征，排除火焰中煙霧干擾；卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在訓(xùn)練過程中綜合考慮顏色、幾何與紋理特征，因此文獻[18]使用微調(diào)的GoogLeNet網(wǎng)絡(luò)模型，檢測目標(biāo)是否為火焰；文獻[19]結(jié)合火焰顏色、輪廓以及視頻幀之間的運動信息檢測視頻火焰；文獻[20]利用光流法與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式，判斷是否存在火焰、煙霧。但是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要采用的參數(shù)較多，計算量大，難以保證實時性，而且卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對靜態(tài)圖像的訓(xùn)練容易忽略幀間的相關(guān)性。


本文編號：3000721