一种飞行搜救系统及方法与流程

本发明涉及无线射频通讯、应急救援领域，尤其涉及一种飞行搜救系统及方法。

背景技术：

当携带了消防员搜救器的消防官兵内攻进入高层建筑之后，由于某些危险原因被困。在发出报警信息之后，搜救人员有两条途径对遇险官兵进行营救。第一条途径是从楼门口进入搜救，该方法由于可能需要走很长路线，并且是遇险消防员走过的路存在危险可能，增加了营救人员的危险性；另一条路径是直接破拆内攻，这就需要先确定遇险人员所在楼层和遇险人员所在楼内的区域，由于遇险人员是在高层建筑内，所以无人机搜救产品应运而生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种飞行搜救系统及方法，能够及时确定报警消防员所在区域，协助施救人员直接破拆内攻。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种飞行搜救系统及方法包括无人机、遥控无人机的遥控器以及地面指挥站APP和APP载体；所述无人机包括机载搜救器和飞控N1；所述机载搜救器和所述飞控N1串口通信连接；所述飞控N1和所述遥控器无线遥控连接；所述地面指挥APP安装在所述APP载体内，所述APP载体与所述遥控器USB连接。

所述机载搜救器包括电源模块、MCU、测距模块、测距天线、通讯模块、通讯天线、气压计和预留串口；所述电源模块与所述MCU、所述测距模块、所述通讯模块、所述气压计电连接，用于为机载搜救器供电；所述测距模块、所述通讯模块、所述气压计分别与所述MCU电连接；所述通讯天线与所述通讯模块电连接，所述测距天线与所述测距模块电连接；所述电源模块包括电源管理模块，所述电源管理模块采集电源信息；所述机载搜救器设有预留串口，通过所述预留串口与所述飞控N1进行串口通信。

所述通讯模块采用433MHz通信；所述测距天线采用全向天线进行TOA发现和测距，测距频率有高频和低频两种。

所述飞控N1采用大疆M100无人机。

所述大疆M100无人机加装防碰撞的Guidance；所述大疆M100无人机加装强光爆闪灯和消防色的荧光反光胶带；所述大疆M100无人机采用双电池。

所述地面指挥站APP获得飞控N1的状态信息、图像信息以及机载搜救器透传过来的搜救信息，并且对飞控N1进行飞行控制。

所述无人机状态信息包括GPS、海拔、相对地面高度、信号健康度、磁感机、姿态四元素、ground和body坐标系下的加速度、速度。

所述APP载体为平板或手机。

一种使用飞行搜救系统的方法，步骤包括：

S1：指挥站收到消防员的报警信息；

S2：启动无人机搜救系统，无人机起飞；

S3：根据报警人员的高度，操作无人机飞到合适的高度，可以通过遥控器手动控制起飞高度，也可以通过地面指挥站APP设置搜索高度，让无人机自动飞到搜索高度；

S4：选择手动搜索或是自动巡航，若选了自动巡航，则设置巡航路线，让无人机自动按路线飞行搜索；选择手动搜索则完全通过手动控制无人机飞行进行搜索；

S5：机载搜救器TOA定时搜索，在无人机飞行过程中，TOA不停的进行测距发现；

S6：机载搜救器TOA发现报警人员，对其进行测距，并将数据透传给APP；APP默认以卫星地图为背景，APP根据报警人员到无人机的距离和高度差及无人机的GPS坐标在地图中显示出其所在的范围；

S7：APP提示用户发现报警人员；

S8：选择是否立即开始搜索定位该报警人员，也就是深入搜索；若选择否，无人机继续搜索，执行S4；若选择是，执行S9；

S9：根据最新报警人员高度调整无人机高度，然后控制无人机在小范围内移动，根据机载搜救器在各个方向测到的距离判断报警人员的大概位置，然后控制无人机逐渐逼近报警人员，直到成功将其找到；

S10：发现报警人员，搜救结束；

S11：选择继续搜救还是返航，若选择继续搜救，则执行S4；若选择返航执行S12；

S12：选择返航方式自动或者手动；

S13：返航。

本发明的有益效果是及时确定报警人员所在楼层和区域，为施救人员破拆内攻提供依据，避免从楼门进入施救延误时间。

附图说明

图1为本发明搜救系统结构示意图。

图2为本发明搜救系统搜救流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施例做出详细说明。

如图1所示，飞行搜救系统包括无人机、遥控无人机的遥控器以及地面指挥站APP和APP载体。无人机包括机载搜救器和飞控N1。

机载搜救器与飞控N1之间通过串口进行通信，使用大疆提供的onboard SDK进行开发，机载搜救器将搜救信息传递给飞控N1，机载搜救器与飞控N1为双向通信；飞控N1通过透传的方式将机载搜救器发送的数据传递给遥控器，然后遥控器再发给地面指挥站APP。飞控N1与遥控器、遥控器与地面指挥站APP之间均为双向通信。

机载搜救器包括电源模块、MCU、测距模块、测距天线、通讯模块、通讯天线、气压计和预留串口。电源模块与各模块电连接，用于为机载搜救器供电；测距模块、通讯模块、气压计分别与MCU电连接；通讯天线与通讯模块电连接，测距天线与测距模块电连接。机载搜救器通讯模块采用433M通信，用于接收433M报警信息。机载搜救器测距天线采用全向天线进行TOA发现和测距，在水平方向图上为360°均匀辐射，覆盖范围大，便于对报警人员的搜救；当未发现报警人员时，使用一个比较低的频率进行发现，当发现报警人员，使用一个较高的频率进行测距。机载搜救器自带气压计采集，采集的气压值用以计算报警人员相对于参考位置的高度。机载搜救器设有电源管理模块，并通过透传的方式实时发送回APP，便于地面人员准确知道搜救器的剩余电量等电源信息。机载搜救器设有预留串口，用于与飞控N1进行串口通信。

飞控N1与遥控器之间通信载波频率采用2.4GHz，传递的信息包括搜救信息、无人机状态信息、图像、飞控信息(即遥控器发出的控制信息)。

遥控器与地面指挥站APP之间通过USB通信，使用大疆系统的mobile SKD进行开发，通过SDK，APP可以获得无人机的状态信息，图像信息，以及机载设备透传过来的搜救信息，并且可以对无人机进行飞行控制。(无人机状态信息包括，GPS，海拔，相对地面高度，信号健康度，磁感机，姿态四元素，ground和body坐标系下的加速度，速度等)

指挥站APP收到无人机的状态信息和图像信息做显示处理，并根据搜救信息计算和显示被搜救人员的位置。

飞控N1采用大疆M100无人机，在M100基础上安装了防碰撞的Guidance以及防碰撞功能必须的软件和硬件，是的无人机具有防碰撞功能；加装了强光爆闪灯和消防色的荧光反光胶带，增强外界对无人机的视觉辨识度，以便在合理的范围内能观察到无人机的飞行状态，明了无人机消防救援作用；飞控N1采用双电池，持久续航，保证使用时长。

地面指挥站APP安装在平板或手机上，平板或手机与遥控器通过USB连接并通信。无人机待命的时候APP显示地图和建筑周边三维场景，搜救时显示无人机实时图像，以及被搜救人员的位置信息。指挥站APP需要实现的功能包括：

1.默认使用卫星地图作为背景，没有卫星地图的地方也可以使用普通地图；

2.可以切换显示航拍图像；

3.与遥控器数据交换获取无人机实时状态并显示。(根据GPS显示无人机在地图上的位置，根据磁力机显示无人机的朝向)；

4.设置指定高度，让无人机一键起飞到指定高度；

5.设置巡航路线，让无人机按照路线自动巡航；

6.显示收到的报警信息，显示当前所有报警消防员；

7.显示测到距离的报警消防员的相对位置；

8.搜索结束可以设置自动返航和一键降落；

9.显示返航点的位置。

飞行搜救系统的工作流程如图2所示，具体步骤如下：

S1：指挥站收到消防员的报警信息；

S2：启动无人机搜救系统，无人机起飞；

S3：根据报警人员的高度，操作无人机飞到合适的高度，可以通过遥控器手动控制起飞高度，也可以通过地面指挥站APP设置搜索高度，让无人机自动飞到搜索高度；

S4：选择手动搜索或是自动巡航，若选了自动巡航，则设置巡航路线，让无人机自动按路线飞行搜索；选择手动搜索则完全通过手动控制无人机飞行进行搜索；

S5：机载搜救器TOA定时搜索，在无人机飞行过程中，TOA不停的进行测距发现；

S6：机载搜救器TOA发现报警人员，对其进行测距，并将数据透传给APP；APP默认以卫星地图为背景，APP根据报警人员到无人机的距离和高度差及无人机的GPS坐标在地图中显示出其所在的范围；

S7：APP提示用户发现报警人员；

S8：选择是否立即开始搜索定位该报警人员，也就是深入搜索；若选择否，无人机继续搜索，执行S4；若选择是，执行S9；

S9：根据最新报警人员高度调整无人机高度，然后控制无人机在小范围内移动，根据机载搜救器在各个方向测到的距离判断报警人员的大概位置，然后控制无人机逐渐逼近报警人员，直到成功将其找到；

S10：发现报警人员，搜救结束；

S11：选择继续搜救还是返航，若选择继续搜救，则执行S4；若选择返航执行S12；

S12：选择返航方式自动或者手动；

S13：返航。

本发明的有益效果是：及时确定报警人员所在楼层和区域，为施救人员破拆内攻提供依据，避免从楼门进入施救延误时间。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化、改进或组合等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。