本实用新型属于灾害救援领域，特别涉及一种基于多无人机的联合医学灾害救援系统。
背景技术：
：进行野外或城市大地域环境下灾害救援的难点在于进行受灾人员的精确定位、受灾人员受灾状况及救援需求的分析，以及进行有效的灾害救援的实施。传统的灾害救援手段主要通过专业的灾害救援队采用人工搜索的方式，行进至受灾人员附近实施灾害救援与医疗救治。从灾害救援队工作的角度来看，采用人工搜索的方式效率较低，一旦遇到山丘或河流的阻碍，将大大降低救援队的行进效率；从受灾人员的角度来讲，由于灾害类型、环境因素、偶发因素，以及受灾人员个体因素的差异，受灾人员的救助需求差异较大。因此，如何能够进行野外灾害救援需求的收集与分析，并进行有针对性的灾民救助，是目前灾害救援研究的热点与难点。近年来，随着科技水平的发展，小型无人机技术被广泛应用于灾害救援领域。与其它技术手段相比，小型无人机成本相对较低，便于携带，飞行机动性强，能够满足绝大多数天候下的工作需求，因此具有一定的实用价值。在灾害救援领域，中国专利小型遥感监测无人机(专利公开号CN200939356Y)中提出了一种安装有摄像仓的小型无人机系统，该系统采用固定翼和双垂尾的设计方式，提高了无人机系统的可靠性和搭载能力；然而该发明的不足在于采用固定翼无人机飞行的方式，在发现受灾人群后进行逗留飞行及与灾民进行交互较为困难。中国专利一种无人机高空基站通信系统(专利公开号CN203596823U)中提出一种在灾害发生后，地面道路、桥梁、电力基站等基础设备被大面积损毁的情况下，采用无人机、机载通信基站系统，以及机载卫星通信系统进行无人机高空基站通信的系统。通过该系统的应用，与应急车辆的方式相比，可以有效扩大作用半径；然而该系统的不足是采用单个通信系统无人机进行灾害救援的应用，只起到了信息传输的作用，没有进行实质的医学灾害救援。通过比较研究以及实际的应用不难发现，单个的小型无人机系统携带有效灾害的能力有限，往往无法携带多种功能完善的设备进行救援工作的实施；而开发大中型无人机系统，虽然其携带有效载荷的重量能够满足一定的要求，但开发成本将显著上升，而且一旦该系统中某一模块出现故障则整机系统都很难进行正常工作。国内无人机系统在实施灾害救援任务时，目前主要还是作为一种信息收集系统被用来对受灾地区进行航拍，很少有使用无人机与受灾灾民进行交互的应用，从而没有实质性的介入到医学灾害救援的任务中去，因此具有一定的应用局限性。技术实现要素：为了解决上述问题，本实用新型一方面提供了一种基于多无人机的联合医学灾害救援系统，其包括：信息收集旋翼无人机子系统、物资空投旋翼无人机子系统、数据通信旋翼无人机子系统和无人机控制地面工作站；所述信息收集旋翼无人机子系统用于收集受灾地区中受灾人群的受灾信息，其中所述受灾信息包括图像数据、音频数据以及地理信息；所述物资空投旋翼无人机子系统用于向所述受灾人群定点空投医学救援物资，所述医学救援物资中含有通信终端和医疗用品；所述数据通信旋翼无人机子系统用于在所述受灾人群上空建立所述通信终端与所述无人机控制地面工作站之间的数据通信链路；所述无人机控制地面工作站与所述信息收集旋翼无人机子系统、所述物资空投旋翼无人机子系统和所述数据通信旋翼无人机子系统分别连接，用于实现所述信息收集旋翼无人机子系统、所述物资空投旋翼无人机子系统和所述数据通信旋翼无人机子系统的飞行控制和所述受灾信息的存储以便于所述无人机控制地面工作站的使用者发现所述受灾人群、分析所述受灾人群的状况和为所述受灾人群配置医学救援物资。在如上所述的联合医学灾害救援系统中，优选地，所述信息收集旋翼无人机子系统包括：第一旋翼无人机、第一云台相机装置、音频采集装置、第一地理信息定位装置和第一控制电路板；所述第一旋翼无人机用于在所述无人机控制地面工作站的控制下在受灾地区上空进行巡航或悬停飞行；所述第一云台相机装置挂载在所述第一旋翼无人机下方，用于对所述受灾地区的地面进行拍摄以获取所述受灾人群的图像数据；所述音频采集装置挂载在所述第一旋翼无人机下方，用于采集所述受灾人群的音频数据；所述第一地理信息定位装置挂载在所述第一旋翼无人机上，用于获取所述受灾人群的地理信息，并获取所述受灾人群与所述无人机控制地面工作站之间的距离；所述第一控制电路板挂载在所述第一旋翼无人机上，与所述第一云台相机装置、所述音频采集装置、所述第一地理信息定位装置和所述无人机控制地面工作站分别连接，用于控制所述第一云台相机装置进行拍摄处理、所述音频采集装置进行采集处理和所述第一地理信息定位装置进行获取处理，并采集、存储、回传所述图像数据、音频数据、地理信息和距离至所述无人机控制地面工作站。在如上所述的联合医学灾害救援系统中，优选地，所述信息收集旋翼无人机子系统还包括音频播放装置；所述音频播放装置挂载在所述第一旋翼无人机上，用于向所述受灾人群播放安抚与鼓励信息以及含有搜寻所述通信终端内容的提示信息；所述第一控制电路板还与所述音频播放装置连接，还在所述无人机控制地面工作站的控制下，控制所述音频播放装置在发现所述受灾人群时向所述受灾人群播放安抚与鼓励信息和在向所述受灾人群空投医学救援物资时向所述受灾人群播放含有搜寻所述通信终端内容的提示信息。在如上所述的联合医学灾害救援系统中，优选地，所述信息收集旋翼无人机子系统还包括：姿态传感器、风力风向传感器和高程传感器；所述姿态传感器挂载在所述第一旋翼无人机下方，用于获取所述第一旋翼无人机在当前飞行环境中的姿态角；所述风力风向传感器挂载在所述第一旋翼无人机下方，用于获取所述第一旋翼无人机在当前飞行环境中的风速；所述高程传感器挂载在所述第一旋翼无人机下方，用于获取所述第一旋翼无人机在当前飞行环境中的飞行高度；所述第一控制电路板还与所述姿态传感器、所述风力风向传感器和所述高程传感器连接，还用于根据所述姿态传感器获取的姿态角、风力风向传感器获取的风力、和所述高程传感器获取的飞行高度对所述第一旋翼无人机进行安全飞行控制。在如上所述的联合医学灾害救援系统中，优选地，所述物资空投旋翼无人机子系统包括：第二旋翼无人机、第二云台相机装置、第二地理信息定位装置和第二控制电路板；所述第二旋翼无人机用于在所述无人机控制地面工作站的控制下在受灾地区上空进行巡航或悬停飞行；所述第二云台相机装置挂载在所述第二旋翼无人机下方，用于对医学救援物资空投和接收时受灾人群进行拍摄以获取受灾人群接收医学救援物资的图像数据；所述第二地理信息定位装置挂载在所述第二旋翼无人机上，用于获取所述第二旋翼无人机的地理信息以便于导航定位；所述第二控制电路板挂载在所述第二旋翼无人机上，与所述第二云台相机装置、所述第二地理信息定位装置和所述无人机控制地面工作站分别连接，用于控制所述第二云台相机装置进行拍摄处理、所述第二地理信息定位装置进行获取处理，并采集、存储、回传所述受灾人群接收医学救援物资的图像数据和第二旋翼无人机的地理信息至所述无人机控制地面工作站。在如上所述的联合医学灾害救援系统中，优选地，所述数据通信旋翼无人机子系统包括：第三旋翼无人机、第三云台相机装置、第三地理信息定位装置和第三控制电路板；所述第三旋翼无人机用于在所述无人机控制地面工作站的控制下在受灾地区上空进行巡航或悬停飞行；所述第三云台相机装置挂载在所述第三旋翼无人机下方，用于对所述受灾地区的地面进行拍摄以便于视觉导航；所述第三地理信息定位装置挂载在所述第三旋翼无人机上，用于获取所述第三旋翼无人机的地理信息以便于导航定位；所述第三控制电路板挂载在所述第三旋翼无人机上，与所述第三云台相机装置、所述第三地理信息定位装置和所述无人机控制地面工作站分别连接，用于控制所述第三云台相机装置进行拍摄处理、所述第三地理信息定位装置进行获取处理，并采集、存储、回传所述第三旋翼无人机拍摄的图像数据、第三旋翼无人机的地理信息至所述无人机控制地面工作站。在如上所述的联合医学灾害救援系统中，优选地，所述无人机控制地面工作站还接收所述使用者输入的打分结果，并对所述打分结果采用人工神经网络分析技术进行处理，以获得多处受灾人群的救援紧急度的排序，其中，所述打分结果是由所述使用者在图形数据中发现多处受灾人群后，依次对每处受灾人群的状况进行打分得到。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)利用多个旋翼无人机子系统间配合工作的模式，实现了对受灾地区的信息收集与有效的灾害救援，具有制造成本低、系统综合可靠性高的优点。(2)本实用新型提出采用旋翼无人机进行紧急救灾物资的空投和发放，由于旋翼无人机可实现空中悬停、慢速巡航等飞行模式，因此能够确保空投物资较为准确、安全的发放到受灾人群手中，具有较强的实用性和可靠性。(3)本实用新型提出了一种给灾民空投通信终端(或称手机通信设备)，并利用旋翼无人机建立空中流动通信基站的方式，实现了受灾地区灾民利用空投的手机通信设备与救援队进行受灾情况交流的工作模式，有效提高了灾害医学救援的工作效率；同时提出在信息收集旋翼无人机子系统的旋翼无人机上安装音频播放装置的方式，进行空对地的语音信息传播，采用该种工作方式能够给受灾灾民在心理救助层面提供抗灾自救的信心，对灾害救援起到积极的作用。附图说明图1为本实用新型实施例提供的一种基于多无人机的联合医学灾害救援系统的结构框图。具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于多无人机的联合医学灾害救援系统，其包括：信息收集旋翼无人机子系统1、物资空投旋翼无人机子系统2、数据通信旋翼无人机子系统3和无人机控制地面工作站4。该系统尤其适合于在野外自然灾害发生区域进行人员搜索与医学救援。上述三个子系统均优选包括旋翼无人机，即具有旋翼无人机的信息收集旋翼无人机子系统1、具有旋翼无人机的物资空投旋翼无人机子系统2和具有旋翼无人机的数据通信旋翼无人机子系统3。信息收集旋翼无人机子系统1用于收集受灾地区中受灾人群的受灾信息，受灾人群的受灾信息包括受灾人群的图像数据、受灾人群的音频数据以及受灾人群的地理信息。具体地，信息收集旋翼无人机子系统1包括：第一旋翼无人机、第一云台相机装置、音频采集装置、第一地理信息定位装置和第一控制电路板。第一旋翼无人机用于在无人机控制地面工作站4的控制下在受灾地区上空进行巡航飞行，飞至受灾人群上空时进行悬停飞行，实际中，第一旋翼无人机、下文中的第二旋翼无人机和第三旋翼无人机可以为单旋翼或多旋翼无人机，如四旋翼、六旋翼、八旋翼或更多旋翼的无人机。第一云台相机装置挂载在第一旋翼无人机下方，用于对受灾地区的地面进行拍摄以获取受灾人群的图像数据。第一云台相机装置优选为两自由度云台相机装置，其包括进行图像数据采集的相机和旋转相机的两自由度云台。相机拍摄时可以采用可见光相机进行拍摄、近红外相机进行拍摄、或可见光与近红外相机相结合的双模成像的工作方式进行拍摄，并采用图像融合技术以提高图像拍摄的清晰度。两自由度云台的俯仰角可以为-5°～185°，偏航角可以为0°～300°，两自由度云台中安装有三轴微机电陀螺仪与三轴加速度计，其用于实现两自由度云台的稳定功能。音频采集装置挂载在第一旋翼无人机下方，用于采集受灾人群的音频数据，实际中，音频采集装置可以为音频传感器。第一地理信息定位装置挂载在第一旋翼无人机上，用于获取受灾人群的地理信息，例如经、纬度坐标，并基于受灾人群的地理信息获取受灾人群与无人机控制地面工作站4之间的距离，即受灾人群与使用者(或称救援队)之间的距离，第一地理信息定位装置、下文中的第二地理信息定位装置和第三地理信息定位装置可以为GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)定位装置，还可以为北斗卫星定位装置，本实施例不对此进行限定。第一控制电路板挂载在第一旋翼无人机上，与第一云台相机装置、音频采集装置、第一地理信息定位装置连接(例如有线连接)，还与无人机控制地面工作站4连接(例如无线连接)，用于在无人机控制地面工作站4的控制下控制第一云台相机装置进行拍摄处理、音频采集装置进行采集处理和第一地理信息定位装置进行定位处理，并采集、存储、回传图像数据、音频数据、地理信息和距离至无人机控制地面工作站4。第一控制电路板、下文中的第二控制电路板和第三控制电路板不与旋翼无人机已有的机载控制系统发生数据交互，使得前述控制电路板、音频采集装置和相应的地理信息定位装置的安装及使用简单、便捷。旋翼无人机已有的机载飞行控制系统用于采集姿态传感器信息并实时解算姿态角，控制电机转速，传输飞行数据，管理电源。由于其一般采用嵌入式系统实现，为了降低成本，该控制系统的运算能力一般都较弱，存储空间小，不具备智能分析与运算功能。物资空投旋翼无人机子系统2用于向受灾人群定点空投医学救援物资，医学救援物资中含有通信终端和医疗用品，医疗用品可以包括能实现止血、消炎、消毒功能的药品或用品，还可以包括：照明灯具、手套、求生口哨，在极端恶略环境情况下，还可以包括水与高能量食物。该通信终端(或称手机通信设备)除了具有通话功能外，还可以具有收音功能，如此可以收听救援队播放的信息。具体地，物资空投旋翼无人机子系统2包括：第二旋翼无人机、第二云台相机装置、第二地理信息定位装置、第二控制电路板和挂载在第二旋翼无人机上的医学救援物资。第二旋翼无人机用于在无人机控制地面工作站4的控制下在受灾地区上空进行巡航飞行，飞至受灾人群上空时进行悬停飞行，并向受灾人群定点空投医学救援物资。第二云台相机装置挂载在第二旋翼无人机下方，用于对医学救援物资空投和接收时受灾人群进行拍摄以获取受灾人群接收医学救援物资的图像数据，同时还可以提供视觉导航。第二云台相机装置的结构可参见上述关于第一云台相机装置的结构描述，此处不再一一赘述。第二地理信息定位装置挂载在第二旋翼无人机上，用于获取第二旋翼无人机的地理地理信息以便于导航定位，例如经、纬度坐标，第二控制电路板挂载在第二旋翼无人机上，与第二云台相机装置、第二地理信息定位装置连接(例如有线连接)，还与无人机控制地面工作站4连接(例如无线连接)，用于在无人机控制地面工作站4的控制下控制第二云台相机装置进行拍摄处理和第二地理信息定位装置进行定位处理，并采集、存储、回传处理得到的图像数据、地理信息至无人机控制地面工作站4。数据通信旋翼无人机子系统3用于在受灾人群上空建立通信终端与无人机控制地面工作站4之间的数据通信链路，进而实现对通信信号的中继与传输，从而实现受灾人群与救援队的交流。具体地，数据通信旋翼无人机子系统包括第三旋翼无人机、第三云台相机装置、第三地理信息定位装置、第三控制电路板和位于第三旋翼无人机上的通信基站。第三旋翼无人机用于在无人机控制地面工作站4的控制下在受灾地区上空进行巡航飞行，飞至受灾人群上空时进行悬停飞行。通信基站实现定点空投的通信终端(或称手机通信设备)与无人机控制地面工作站4之间进行无线通信的功能。通信基站可支持常见的移动通信网络模式，例如GSM(GlobalSystemforMobilecommunication，全球移动通信系统)网络、WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，宽带码分多址)网络或TD-LTE(TimeDivisionLongTermEvolution，分时长期演进)网络。第三云台相机装置挂载在第三旋翼无人机下方，用于视觉导航。第三云台相机装置的结构可参见上述关于第一云台相机装置的结构描述，此处不再一一赘述。第三地理信息定位装置挂载在第三旋翼无人机上，用于获取第三旋翼无人机的地理地理信息以便于导航定位，例如经、纬度坐标，第三控制电路板挂载在第三旋翼无人机上，与第三云台相机装置、第三地理信息定位装置连接(例如有线连接)，还与无人机控制地面工作站4连接(例如无线连接)，用于在无人机控制地面工作站4的控制下控制第三云台相机装置进行拍摄处理和第三地理信息定位装置进行定位处理，并采集、存储、回传处理得到的图像数据、地理信息至无人机控制地面工作站4。无人机控制地面工作站4与信息收集旋翼无人机子系统1、物资空投旋翼无人机子系统2和数据通信旋翼无人机子系统3分别连接，其用于控制信息收集旋翼无人机子系统1在受灾地区上空飞行，并存储信息旋翼无人机子系统1收集受灾人群的受灾信息，使用者通过实时观察回传的图像数据发现受灾人群，并分析受灾人群的状况，例如受灾人数，性别比例，伤员、儿童、老人和孕妇的人数，所处地理环境；通过回放音频数据，进一步了解和确认受灾人群的具体状况；然后根据受灾人群的状况配置医学救援物资。使用者通过回传的地理信息得知受灾人群所处位置。无人机控制地面工作站4用于控制物资空投旋翼无人机子系统2向受灾人群所处位置飞行，并控制物资空投旋翼无人机子系统2定点空投医学救援物资，还控制数据数据通信旋翼无人机子系统3向受灾人群所处位置飞行。控制飞行时可以采用：GPS信息路径飞行控制或人工操作遥控器飞行控制或者两者的结合。GPS信息路径飞行控制(即按规划航迹飞行控制)时，三个子系统还需具有定位模块，用于定位以便于导航，规划航迹通常是在一个地面的地理信息系统上完成，该地理信息系统提供了该受灾地区的二维或三维的地表山脉、河流、建筑等详细信息。在进行航迹规划时，需要设定旋翼无人机起飞的起始地理坐标、终点地理坐标，飞行过程中经过的飞行轨迹、旋翼无人机飞行的高度、速度等参数，这些参数在地里信息系统中设定完成后，将相应程序下载到旋翼无人机的控制电路板中，旋翼无人机便可按照设定的参数进行飞行。人工操作遥控器飞行控制时，三个子系统还需具有云台相机装置。物资空投旋翼无人机子系统2和数据通信旋翼无人机子系统3的云台相机装置可以与前述信息收集旋翼无人机子系统1的云台相机装置结构一样，此处不再赘述。无人机控制地面工作站4包括：终端电脑、无线数据收发装置、存储器、显示器和遥控器。“飞行控制”一般是指无人机的飞行由地面控制人员通过手工操作控制面板的方式进行飞行控制，在这种工作模式下无人机的导航是通过安装在其下方的相机进行视觉导航。单个无人机由于有效载荷重量的约束以及制造成本的限制，很难携带大量功能完善的专用设备执行飞行任务，本实用新型依据模块化系统设计思想，通过将实现不同功能的、处理能力相对完善的设备安装布置到不同的低成本旋翼无人机系统之上，利用多个旋翼无人机间配合工作的模式，实现了对受灾地区的信息收集与有效的灾害救援，具有制造成本低、系统综合可靠性高的优点。为了提高受灾人群的存活期望和利于救援队展开救援，信息收集旋转无人机子系统1还包括挂载在第一旋翼无人机上的音频播放装置，其用于向受灾人群播放安抚与鼓励信息，安抚与鼓励信息可以为：“救援队已发现你们，即将投放物资和展开救援，请受灾群众耐心等待”。此时控制电路板还与音频播放装置连接，还用于在无人机控制地面工作站4的控制下，控制音频播放装置在发现受灾人群时向受灾人群播放安抚与鼓励信息。在物资空投旋翼无人机子系统2空投医学救援物资时，控制电路板还用于在无人机控制地面工作站44的控制下，控制音频播放装置向受灾人群播放含有搜寻通信终端内容的提示信息。提示信息可以为：最大包裹中含有通信终端，请大家先找到通信终端，然后通过通信终端与救援队建立通话联系，并汇报情况。旋翼无人机的飞行高度控制在距离地面15～20米之间，音频播放器的播放音量应介于60～70分贝。由于受灾地区环境条件比较恶劣，为了实现信息收集旋翼无人机子系统1的安全飞行，降低事故发生率，信息收集旋翼无人机子系统1还包括：姿态传感器、风力传感器和高程传感器；姿态传感器挂载在旋翼无人机下方，用于获取第一旋翼无人机在当前飞行环境中的姿态角；风力风向传感器挂载在第一旋翼无人机下方，用于获取第一旋翼无人机在当前飞行环境中的风速；高程传感器挂载在第一旋翼无人机下方，用于获取第一旋翼无人机在当前飞行环境中的飞行高度；控制电路板还与姿态传感器、风力风向传感器和高程传感器连接，还用于根据姿态传感器获取的姿态角、风力风向传感器获取的风力、和高程传感器获取的飞行高度对第一旋翼无人机进行安全飞行控制。具体地，如果第一旋翼无人机处于悬停飞行状态或巡航飞行状态，且第一旋翼无人机的姿态角的波动性指标大于预设的姿态角阈值；或如果第一旋翼无人机处于悬停飞行状态，且风力传感器获取的第一旋翼无人机的风力大于预设的风力阈值，则控制电路板控制第一旋翼无人机降低飞行高度；或如果高程传感器采集的第一旋翼无人机在当前飞行空域中的飞行高度大于预设的高度阈值；则通过挂载在第一云台相机装置前方的灯闪单元提示给使用者，也就是说使用者通过观察图像数据发现灯闪，则控制无人机控制地面工作站4对控制电路板进行控制以使第一旋翼无人机降低飞行高度。姿态传感器由三轴微机电陀螺仪、三轴加速度计，以及三轴地磁传感器组成，第一旋翼无人机飞行时，姿态传感器内的电路板能将三轴微机陀螺仪、三轴加速度计，以及三轴地磁传感器采集到的信号进行姿态角的解算，直接输出第一旋翼无人机的俯仰角、偏航角，以及滚转角的实时数据。风力风向传感器由风速传感器和风向传感器组成，风速传感器采用三风杯结构，其具有结构强度高，启动好的特点，风向传感器采用精密电位器，通过低惯性轻金属风向标响应风向，其具有动态特性好的特点。高程传感器采用气压高度传感器进行测量，该传感器通过气压的变化来测量高度，在测量的过程中不易受障碍物的影响，测量高度范围广。为了实现物资空投旋翼无人机子系统2及数据通信旋翼无人机子系统3的安全飞行，降低事故发生率，物资空投旋翼无人机子系统2和数据通信旋翼无人机子系统均还包括：姿态传感器、风力传感器和高程传感器，相应传感器的设置及功能参见信息收集旋翼无人机子系统2中的描述，此处不再一一赘述。若信息收集旋翼无人机子系统1在受灾地区发现多处受灾人群，受救援力量的限制使用者不可能同时对多处受灾人群展开救援，因此无人机控制地面工作站4还接收使用者输入的打分结果，并对打分结果采用人工神经网络分析技术进行交互处理，从而获得多处受灾人群的救援紧急度的排序，其中，打分结果是由使用者根据回传的受灾人群的受灾信息对受灾人群的状况进行客观打分得到的。信息收集旋翼无人机子系统在受灾地区执行一次救援信息收集飞行任务时，如果发现单个待救援的人群则不需要进行上述方法的计算，即不进行救援紧急度的排序；反之，当发现多个待救援人群后，则可以利用上述人工神经网络的分析方法进行待救援紧急程度的计算，并依据救援紧急程度的高低来决定先后救援的次序。具体地，在图形数据中发现多处受灾人群后，依次对每处受灾人群的状况进行打分得到。受灾人群的状况包括：受灾人群个数(下文以D1简称)、伤员个数(下文以D2简称)、地理环境好坏程度(下文以D3简称)，还可以包括：受灾人群所处地区能见度(下文以D7简称)、受灾人群所处地区物资空投可执行程度(下文以D9简称)、受灾人群所受威胁的威胁程度(下文以D10简称)。受灾人群个数越多，打分分值越大，例如表1所列打分标准；伤员个数越多，打分分值越大，例如表2所列打分标准；地理环境越差，打分分值越大，例如表3所列打分标准；受灾人群所处地区能见度越差，打分分值越大，例如表7所列打分标准；受灾人群所处地区物资空投可执行程度越高，打分分值越大，例如表9所列打分标准；受灾人群所受威胁的威胁程度越大，打分分值越大，例如表10所列打分标准。受灾状况还可以包括：受灾人群与无人机控制地面工作站4之间的飞行距离(下文以D8简称)、受灾人群所处地区近地面风速(下文以D4简称)、受灾人群所处地区温度(下文以D5简称)、受灾人群所处地区湿度(下文以D6简称)。飞行距离越远，打分分值越大，例如表8所列打分标准；近地面风速越大，打分分值越大，例如表4所列打分标准；温度越大，打分分值越大，例如表5所列打分标准；湿度越大，打分分值越大，例如表6所列打分标准。飞行距离可以由信息收集旋翼无人机子系统1根据受灾人群的地理位置获得并回传至无人机控制地面工作站4，近地面风速可以由风力风向传感器采集并回传至无人机控制地面工作站4，温度和湿度可以分别由挂载在第一旋翼无人机上的温度传感器和湿度传感器采集、回传至无人机控制地面工作站4。表1受灾人群个数(D1)打分标准在表1中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的受灾人群个数，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。由于受灾人群人数非常少(例如1人～5人)时，救援的紧急度要高于(例如5人～30人之间)，因此将此时受灾人群个数划分为等级最高，打分与30人以上一样。需要说明的是，属于同一个人数范围内的，若受灾人群中妇女、儿童、老人的人数越多，则等级打分的分数越高。表1～10中，大于A～B的意思是：数值在大于A且小于等于B之间，A～B的意思是：数值在大于等于A且小于等于B之间。表2受灾人群中需救治伤员大致个数(D2)打分标准序号受灾人群中需救治伤员个数(D2)分数等级11～21～2023～521～4036～741～6048～1061～805大于1081～100在表2中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的受伤人数，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。需要说明的是，属于同一个伤员个数范围内的，若伤员中妇女、儿童、老人的人数越多，则等级打分的分数越高。表3灾区地理环境好坏程度(D3)打分标准序号灾区地理环境好坏程度D3分数等级1地理环境较好，如为平整地形，有安全掩体1～202地理环境一般，如为丘陵，沙地21～403地理环境较差，如为山地、花岗岩类地形41～604地理环境恶劣，如出现地面塌陷区、疏松区61～805地理环境极其恶劣，如为洪灾区、泥石流区81～100在表3中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。表4受灾人群所处地区近地面风速(D4)打分标准序号受灾人群所处地区近地面风速(D4)分数等级1小于0.2米/秒1～2020.2米/秒～7.9米/秒21～403大于7.9米/秒～13.8米/秒41～604大于13.8米/秒～24.4米/秒61～805大于24.4米/秒81～100在表4中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。表5受灾人群所处地区温度(D5)打分标准序号受灾人群所处地区温度(D5)分数等级1大于23℃～25℃1～20210℃～23℃或大于25℃～28℃21～403大于0℃～10℃或大于28～33℃41～604大于-5℃～0℃或大于33℃～40℃61～805低于-5℃或高于40℃81～100在表5中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。表6受灾人群所处地区湿度(D6)打分标准在表6中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。表7受灾人群所处地区能见度(D7)打分标准序号受灾人群所处地区能见度(D7)分数等级1晴天，能见度高1～202轻微扬尘、轻度霾、薄雾，能见度一般21～403中度扬尘、中度霾、中度雾，能见度较差41～604重度扬尘、重度霾、浓雾，能见度差61～805极低环境照度，能见度极差81～100在表7中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。关于能见度可以参见天气预报中对相关术语的说明，还可以是使用者将图像数据与预先存储的标准图片进行比对，来确定能见度，为表7所列5个等级对应准备了5张标准图片，第一张标准图片显示的能见度分数等级为20，第二张标准图片显示的能见度分数等级为40，第三张标准图片显示的能见度分数等级为60，第四张标准图片显示的能见度分数等级为80，第五张标准图片显示的能见度分数等级为100，比对图像数据和5张标准图片，若图像数据显示的能见度介于第一张标准图片显示的能见度和第二张标准图片显示的能见度之间，且趋于第二张标准图片，则可给图像数据打分为15。表8救援队与受灾人群间的飞行距离(D8)打分标准序号救援队与受灾人群间的飞行距离(D8)分数等级10公里～1公里1～202大于1公里～2公里21～403大于2公里～3公里41～604大于3公里～4公里61～805大于4公里～5公里81～100在表8中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。表9受灾人群所处地区物资空投可执行程度(D9)打分标准序号受灾人群所处地区物资空投可执行程度(D9)分数等级1空投地区人力很难到达1～202空投地区人力难以到达21～403空投地区人力较难到达41～604空投地区人力容易到达61～805空投地区人力极易到达81～100在表9中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。很难到达，例如：下大雨、处于洪灾区；难以到达，例如下中雨、出现地面疏松区；较难到达，例如：下阵雨、处于山地；容易到达，例如下小雨、处于丘陵；极易到达，例如晴天、平地。表10受灾人群所受威胁的威胁程度(D10)打分标准序号受灾人群所受威胁的威胁程度(D10)分数等级1受灾人群受威胁影响较小1～202受灾人群受威胁影响一般21～403受灾人群受威胁影响较重41～604受灾人群受威胁影响严重61～805受灾人群受威胁影响非常严重81～100所受威胁包括自然环境的威胁、野生动物的威胁，以及人为破坏的威胁。自然环境的威胁，例如雨、雪、风、即将到来的降温、其他地震次生灾害；野生动物的威胁，例如狼、熊；人为破坏的威胁，例如救援时对受灾人群造成的危害。影响较小，例如天气条件良好，适合飞行，空投，无食肉动物；影响一般，例如有小雨；影响较重，例如受灾人群所在地区将要下中雨；影响严重，例如受灾人群所在地区将要下大雨；影响非常严重，例如受灾人群所在地区降温幅度大，还会发生其他地震次生灾害，有食肉动物，空投物品时会对受灾人群所在地区地面破坏。在表10中以百分制进行打分，并划分为5个等级，该5个等级对应不同的地理环境，在实际中，还可以划分为4个等级或6个等级等，本实施例不对此进行限定。在完成上述打分处理后，无人机控制地面工作站4将对打分结果采用人工神经网络分析技术进行救援紧急程度的评估计算。优选的，本实用新型采用BPNN(BackPropagationNeuralNetwork，反向传播神经网络)进行救援紧急程度的估计。BPNN是一种利用反向传播调整权值参数的多层神经网络计算工具。与单层神经网络相比，BPNN能够实现带反馈的自适应学习与计算，因此在实际应用中具有较好的计算效果。与其他类型的神经网络工具相比，BPNN网络的结构及设计模式较为固定，在进行网络训练时对训练数据的先验概率密度函数的形式没有具体的要求，因此较为适合本实用新型的应用计算。下面以某次地震灾害救援演练事件为例，该地区位于我国华北地区某地，属平原地形，地震发生时间为当年的4月上旬，地震发生地区地处山区，平均气温介于10℃到20℃之间，相对湿度约为15％。信息收集旋翼无人机子系统1在震区发现两处待救援人群，第一处受灾人群(序号为1)人员个数为5人，5人均为男性，其中包含有一名伤者；第二处受灾人群(序号为2)人员个数为3人，3人中有2名男性与1名女性。上述灾害救援演练的最终打分结果如表11中所示。表11中，“打分结果”项为救援队专家依据表1至表10中内容进行打分评估的结果；“监督数据”项为BPNN计算的结果，即无人机控制地面工作站输出的结果。表11不同待救援人群打分结果上述BPNN的网络结构选取为10-18-1型神经网络；BPNN的控制参数设定如下：学习率为0.3、动量系数为0.2、最大迭代次数为50000。通过上述参数的设定，以及利用以往积累的救援数据进行网络训练，当网络达到收敛后，对上述两组人群的待救援紧急程度进行计算，可以分别算出两处受灾人群的救援紧急程度分别为47与92。因此，根据上述计算结果，第二处受灾人群对应的救援紧急程度大于第一处受灾人群的救援紧急程度，因此救援队应立即前往第二处受灾人群所处的区域开展多无人机联合医学灾害救援。最终，通过上述计算方法的应用，为联合医学救援提供了定量化的指导方案，同时也为救援的实施提供证据与依据，可有效避免因待救援人员不满意救援次序引发的纠纷和法律问题。尤其在救援信息收集阶段，信息收集旋翼无人机子系统通过音频播放装置对受灾人群进行了心理安抚与鼓励，在这种情况下被救援人员容易对救援的实施产生较高的心理期望，而此后如果因救援先后次序安排的原因，导致后被救援人员不满意救援的次序，容易引起各类纠纷与法律诉讼，通过本实用新型系统的应用可以有效规避上述问题的发生。需要说明的是，BPNN在使用前，首先需要采集大量的训练数据与监督数据，通过网络训练的方式调节BPNN内部多个神经元的控制参数直至相关的网络误差达到最低。本实用新型所用的BPNN的输入数据为向量为对上述10个因素的打分结果，即向量[D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10]。BPNN的输出监督向量定义为地面待救援人员(或称为受灾人群)需要救援的紧急程度，即向量[S]。在进行网络训练时，首先收集大量的以往救援的视频数据，灾害救援专家根据拍摄回的视频数据依照表1至表10中的方法进行打分，并根据灾害救援的实际情况，人工主观的给出不同地域需要救援的紧急程度分数，打分的依据如表12中所示。重复上述过程，不断积累，进而分别建立BPNN的训练数据集与监督数据集。优选，BPNN的训练与监督数据的数据量应大于500组，且数据量越大所训练的网络性能越优。其次，在进行实际的BPNN训练时，当所有的训练数据集与监督数据集被归一化到[0,1]区间之中以后，可以进行BPNN的训练。当BPNN的训练结束后，该BPNN便能够根据新拍摄的救援视频进行救援紧急程度的估计计算。表13中给出了部分BPNN训练与监督的实际数据。表12灾害救援紧急程度的量化评估方法序号灾害救援紧急程度的描述分数等级1救援紧急程度低1～202救援紧急程度一般21～403救援紧急程度较高41～604救援紧急程度高61～805救援紧急程度极高81～100表13BPNN训练与监督数据样例本实用新型实施例还提供了一种基于前述多无人机的联合医学灾害救援系统的联合医学灾害救援方法，该方法包括：信息收集步骤，信息收集旋翼无人机子系统在受灾地区上空进行巡航飞行，并对受灾地区的地面进行巡航拍摄，存储和回传巡航拍摄所形成的图像数据至无人机控制地面工作站；在信息收集旋翼无人机子系统的巡航飞行中，无人机控制地面工作站的使用者输入悬停飞行指令，悬停飞行指令是在使用者实时观察并在巡航拍摄所形成的图像数据中发现受灾人群后，向无人机控制地面工作站输入的，信息收集旋翼无人机系统在接收到悬停飞行指令后，在受灾人群上空进行悬停飞行，并对受灾人群进行悬停拍摄，存储和回传悬停拍摄所形成的图像数据至无人机控制地面工作站，还采集、存储和回传受灾人群的音频数据至无人机控制地面工作站，同时定位、存储和回传信息收集无人机子系统当前的地理位置至无人机控制地面工作站；救援方案确定步骤，待信息收集旋翼无人机子系统巡航完毕后，使用者根据悬停拍摄所形成的图像数据和音频数据进行医学救援物资的配置；实施救援步骤，无人机控制地面工作站控制物资空投旋翼无人机子系统向受灾人群定点空投含有通信终端和医疗用品的医学救援物资，还控制数据通信旋翼无人机子系统在受灾人群上空建立通信终端与无人机控制地面工作站之间的数据通信链路。为了提高受灾人群的存活期望，信息收集旋翼无人机子系统在受灾人群上空进行悬停飞行时，信息收集旋翼无人机子系统还向受灾人群播放安抚与鼓励信息。若在受灾地区中发现多处受灾人群，为了受灾人群展开有效救援，联合医学灾害救援方法还包括：待信息收集旋翼无人机子系统巡航完毕后，若使用者根据悬停拍摄形成的图像数据发现多处受灾人群，则将多处受灾人群的状况进行打分并将打分结果输入至无人机控制地面工作站；无人机控制地面工作站对打分结果采用人工神经网络分析技术进行救援紧急度的评估，以获得多处受灾人群的救援紧急度的排序；无人机控制地面工作站按照排序控制物资空投旋翼无人机子系统和数据通信旋翼无人机子系统依次飞至多处受灾人群上空进行医学救援。返航时，信息收集旋翼无人机子系统、物资空投旋翼无人机子系统、数据通信旋翼无人机子系统采用定位导航方式进行返航，如此提高救援效率。在信息收集旋翼无人机子系统巡航完毕后，联合医学灾害救援方法还包括：无人机控制地面工作站控制信息收集旋翼无人机子系统飞至受灾人群上空，向受灾人群播放含有搜寻通信终端内容的提示信息，并采集、存储和回传医学救援物资投放时受灾人群的图形数据和音频数据；物资投放旋翼无人机子系统还对医学救援物资投放时受灾人群进行拍摄，存储和回传在医学救援物资的投放过程和接收过程中受灾人群的图像数据；使用者根据信息收集旋翼无人机子系统收集的所有图像数据和音频数据、物资投放旋翼无人机子系统收集的图像数据制定救援队抵达待救援的受灾人群的方案。使用者可以从回传的数据中估算在以空投紧急救援物资条件下受灾人群能维持生存的时间、救援队前往救援的行进路线、是否需要再次空投救援物资的需求等信息。下面对基于多无人机的联合医学灾害救援系统的联合医学灾害救援方法进行详细说明。发生灾害后，信息收集旋翼无人机子系统进行受灾地区信息的快速收集。首先，信息收集旋翼无人机子系统在受灾地区上空进行巡航状态的飞行，通过第一旋翼无人机下端挂载的相机，进行受灾地区地面状况的拍摄、存储与回传。其次，当使用者通过目视回传的数据发现疑似受灾人员后，使信息收集旋翼无人机子系统巡航至受灾人群附近进行悬停拍摄，并通过音频传感器进一步进行受灾人群的音频信息收集，其中，受灾人群的搜索与判断主要是通过灾害救援队无人机操控人员进行人工目视判断。再次，信息收集旋翼无人机子系统获取当前第一旋翼无人机的位置坐标，并计算当前位置坐标与救援队位置坐标间的实际距离，并由救援队地面控制人员视情况通过第一旋翼无人机所携带的音频播放装置，采用一定音量播放的方式对受灾人群进行心理安抚与鼓励。最后，信息收集旋翼无人机采用巡航的方式快速返回救援队所在的位置。待信息收集旋翼无人机子系统回传受灾人群的具体信息后，救援队针对受灾人员的状况进行打分。若信息收集旋翼无人机子系统在灾区执行一次救援信息收集飞行任务时，发现单个待救援的人群则不需要进行受灾人群救援紧急度的计算；反之，当发现多个待救援人群后，则进行救援紧急度的计算，并按照救援紧急度依次展开救援。在确定待救援的人群后，救援队针对受灾人群的状况进行医学救援物资的配置。待信息收集旋翼无人机子系统返回后，救援队根据信息收集旋翼无人机子系统所录制的受灾人员的状况进行医学救援物资的进一步确认，确定物资空投旋翼无人机子系统的数量、无人机飞行的航路，并制定明确的救助方案，迅速放飞信息收集旋翼无人机子系统、物资空投旋翼无人机子系统、数据通信旋翼无人机子系统进行受灾人员的医学救援。待多个无人机飞行至受灾人群附近后，多个旋翼无人机进行空间悬停飞行，物资空投旋翼无人机子系统进行所携带医学救援物资的空投后，根据GPS或北斗卫星导航的方式返回救援队；而信息收集旋翼无人机子系统与数据通信旋翼无人机子系统则继续执行悬停飞行。信息收集旋翼无人机子系统通过所携带的音频播放装置，采用一定音量大小的语音信号不断提示地面受灾人群搜寻之前所空投的医学救援物资中的通信终端，例如手机，并提示其利用手机与救援队建立语音通话的联系，对其受灾情况进行具体的汇报。此时，数据通信旋翼无人机子系统在空中实现悬停，并不断进行通信数据的连接与中继。待信息收集旋翼无人机子系统与数据通信旋翼无人机子系统的能源达到最大悬停时间后，各旋翼无人机根据GPS或北斗卫星导航的方式返回至救援队。无人机控制地面工作站针对信息收集旋翼无人机、物资空投旋翼无人机返回的信息，进一步制定救援队快速抵达带救助受灾人群的方案。实用新型实用新型实用新型实用新型由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。当前第1页1 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