一种无人搜救飞行器系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种无人搜救飞行器系统。
【背景技术】
[0002]目前，地震、洪水，塌方，以及各类人为事故，不仅对经济社会发展和人们生命财产安全带来严重影响，同时也对社会稳定造成了重大影响。加强对突发事件的应急管理，做好应急救援工作，对于经济发展及社会稳定具有重要意义。
[0003]在灾难事故发生后，现场往往受到严重破坏，救援人员很难第一时间进入事故现场进行搜救，如何及时有效的了解事故现场，确定被困者位置，对于确定搜救方案，开展救援工作至关重要。
[0004]救援人员尚未进入现场时，对于事故现场的探测需要借助一些设备。近年来，伴随着技术的发展，飞行器技术日益成熟，飞行器不受起飞着陆场地限制，能垂直起降、空中悬停，能向任何一个方向灵活飞行等特点，使其被广泛应用于搜索探测领域，相应产品及技术大量涌现(参照公开专利0吧033380811]、0吧030381131]丄肌038958664)，采用上述技术的设备主要是通过在四轴飞行器平台上搭载摄像设备及GPS定位设备实现现场的探测。
[0005]然而，此类探测设备虽然可以实现现场视频图像的传输及位置定位，但对于被困人员的定位需要救援人员通过回传的图像来辨别实现，这就使得救援工作受图像拍摄质量及拍摄环境影响。例如对于有浓烟的火灾现场或户外山林救援，由于浓烟或树木遮挡，该设备便无法通过拍照实现被困人员的定位。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型为了解决上述问题而提供的一种无人搜救飞行器系统，所述飞行器系统包括飞行控制平台、GPS定位模块、声传感器模块、DSP处理器以及无线通讯模块，所述飞行控制平台分别与所述GPS定位模块、所述DSP处理器以及所述无线通讯模块连接，所述DSP处理器与所述声传感器模块连接，所述声传感器模块包括四个性能参数一致的声传感器，所述四个声传感器以任意四元非平面阵的方式排列。
[0007]具体地，所述四个声传感器以四元十字阵的方式排列。
[0008]具体地，所述声传感器模块还包括声信号预处理电路。
[0009]具体地，所述飞行器系统还包括视频采集模块，所述飞行控制平台与所述视频采集模块连接。
[0010]具体地，所述飞行器系统还包括扩音器，所述飞行控制平台与所述扩音器连接。
[0011]具体地，所述飞行控制平台包括微处理器、气压计、陀螺仪以及超声波传感器，所述飞行控制平台的微处理器分别与所述GPS定位模块、所述DSP处理器、所述视频采集模块、所述扩音器以及所述无线通讯模块连接。
[0012]具体地，所述扩音器搭载在所述飞行控制平台上。
[0013]本实用新型的有益效果在于:该飞行器系统可以对事故现场拍摄传输现场图像，广播救援信息，通过声音定位被困者，并传递被困者位置信息，为开展搜救工作提供方便。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型飞行器系统的示意图；
[0015]图2为本实用新型飞行器系统的声传感器模块的示意图；
[0016]图3为本实用新型飞行器系统定位原理的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步阐述:
[0018]本实用新型设计了一种无人搜救飞行器系统，该飞行器系统是为了通过视频采集模块及声传感器模块实现救灾事故现场的探测及被困人员位置定位。优选地，本实施例的飞行器为四轴多旋翼飞行器。
[0019]如图1所示，飞行器系统包括飞行控制平台、GPS定位模块、扩音器、视频采集模块、声矢量传感器模块、DSP处理器及无线通讯模块。飞行控制平台分别与GPS定位模块、扩音器、视频采集模块、声矢量传感器模块、DSP处理器及无线通讯模块连接。
[0020]飞行控制平台，包括微处理器、气压计、陀螺仪、超声波传感器、电机驱动模块以及电池;飞行控制平台的微处理器与气压计、陀螺仪、以及超声波传感器组成一个控制机构，实现飞行器的飞行控制。
[0021]GPS定位模块与飞行控制平台的微处理器连接，通过串口将四轴飞行器的实时坐标数据传给微处理器，并通过无线通讯模块发送给地面终端，得到实时的位置信息。
[0022]扩音器搭载在飞行控制平台上，与微处理器连接，由微处理器控制进行搜救信息的广播。
[0023]视频采集模块与飞行控制平台的微处理器连接，用于事故现场视频图像的采集。采集的视频图像数据传给微处理器处理，经无线通讯模块发送给地面监控终端，得到现场视频图像数据。
[0024]定义X轴，Y轴与Z轴(图3所示)，其中X轴，Y轴与Z轴之间相互垂直。如图2所示，声传感器模块包括四个性能参数一致的声传感器及声信号预处理电路。声传感器1、声传感器2、声传感器3及声传感器4组成声定位系统的测量前端，四个声传感器以四元十字阵的方式组成声测量阵，四个传感器按对角线阵元之间的距离为D均匀分布在X轴和Y轴上。在其他实施例中，四个声传感器可为任意四元阵的方式排列，不限于四元十字阵。此外，声传感器模块也可以包括四个以上的传感器。此外，四个声传感器的性能参数也可以有差别，本实施例中利用四个性能参数一致的声传感器是为了提高计算效率。
[0025]四元十字阵定位原理如图3所示，搜救目标A为点声源，产生的声源以球面波形式传播，只要测出目标声源到达四个声传感器的时间，就能测得搜救目标A的方位角α，俯仰角Θ以及与四轴飞行器的距离，从而得到搜救目标Α的位置信息。其中方位角α为搜救目标Α和原点的连接线在XY面的投影与X轴之间的夹角，俯仰角Θ为搜救目标A和原点的连接线与Z轴之间的夹角。
[0026]声信号预处理电路包括信号增益控制电路、滤波电路、AD转换电路及数据存储电路等。用于对声信号的放大、滤波和AD转换处理。
[0027]DSP处理器负责声信号处理，该处理器按照系统工作程序控制信号预处理电路，控制声信号预处理电路对声信号的滤波、放大和采样，然后再通过时延估计和定位算法对搜救目标A的声信号进行高速数字信号处理，实现声信号定位，最后将定位信息传给飞行控制处理器，进而通过无线通讯模块传送定位信息到地面终端。
[0028]无线通讯模块与飞行控制平台的微处理器连接，实现地面站与飞行控制平台的图像传输、遥控通信及定位信息传输。无线通讯模块完成了四轴飞行器与地面站的通信控制及?目息米集。
[0029]无人搜救四轴飞行器进入事故现场后，飞行控制平台通过视频采集模块，采集事故现场视频图像数据，经微处理器处理后，经无线通讯模块发送给地面监控终端，得到现场视频图像数据，实现事故现场的远程监控。结合现场图像，搜救人员遥控控制扩音器，进行搜救广播，听到广播信息后，被困人员发出求救信号。此时飞行控制平台搭载的声传感器模块，通过由四个性能参数一致的声传感器1、声传感器2、声传感器3和声传感器4以四元十字阵的方式组成的声测量阵，获得被困求救人员的空间信息，目标信息经声信号预处理电路的信号增益控制、滤波、AD转换处理之后，由DSP处理器对目标的时延估计和定位算法进行高速数字信号处理，实现声求救信号的定位，进而确定被困人员的位置，然后通过无线通讯模块传送定位信息到地面终端。同时飞行控制平台搭载的GPS定位模块，通过串口实时的将四轴飞行器坐标数据传给微处理器，通过无线通讯模块发送给地面终端。地面搜救人员将四轴飞行器坐标数据与被困人员声定位位置信息相结合，即可确定出被困人员位置，然后以最快最准确的方式开展救援工作。
[0030]该飞行器系统可以对事故现场拍摄传输现场图像，广播救援信息，通过声音定位被困者，并传递被困者位置信息，为开展搜救工作提供方便。
[0031]以上所述实施例，只是本实用新型的较佳实例，并非来限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。
【主权项】
1.一种无人搜救飞行器系统，其特征在于，所述飞行器系统包括飞行控制平台、GPS定位模块、声传感器模块、DSP处理器以及无线通讯模块， 所述飞行控制平台分别与所述GPS定位模块、所述DSP处理器以及所述无线通讯模块连接，所述DSP处理器与所述声传感器模块连接， 所述声传感器模块包括四个性能参数一致的声传感器，所述四个声传感器以任意四元非平面阵的方式排列。2.如权利要求1所述的飞行器系统，其特征在于，所述四个声传感器以四元十字阵的方式排列。3.如权利要求1所述的飞行器系统，其特征在于，所述声传感器模块还包括声信号预处理电路。4.如权利要求1或2或3所述的飞行器系统，其特征在于，所述飞行器系统还包括视频采集模块，所述飞行控制平台与所述视频采集模块连接。5.如权利要求4所述的飞行器系统，其特征在于，所述飞行器系统还包括扩音器，所述飞行控制平台与所述扩音器连接。6.如权利要求5所述的飞行器系统，其特征在于，所述飞行控制平台包括微处理器、气压计、陀螺仪以及超声波传感器，所述飞行控制平台的微处理器分别与所述GPS定位模块、所述DSP处理器、所述视频采集模块、所述扩音器以及所述无线通讯模块连接。7.如权利要求5或6所述的飞行器系统，其特征在于，所述扩音器搭载在所述飞行控制平台上。
【专利摘要】本实用新型涉及一种无人搜救飞行器系统，包括飞行控制平台、GPS定位模块、声传感器模块、DSP处理器以及无线通讯模块，飞行控制平台分别与GPS定位模块、DSP处理器以及无线通讯模块连接，DSP处理器与声传感器模块连接，声传感器模块包括四个性能参数一致的声传感器，四个声传感器以四元阵的方式排列。该飞行器系统通过声音定位被困者，并传递被困者位置信息，为开展搜救工作提供方便。
【IPC分类】G05D1/10, H04N7/18
【公开号】CN205139715
【申请号】CN201520939739
【发明人】刘洋, 刘艳, 麦强, 高龙, 黄远光, 薛胜鹏, 周子龙, 苏校翰
【申请人】东莞职业技术学院
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月20日