CN104554657A - 一种利用无人机投放救援设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用无人机投放救援设备的方法，其操作具体如下：S1：拉出放线轮内的救援牵引绳与救援设备相连接，使用遥控装置打开投放器，将救援设备与飞行器相连接；S2：打开图像接收显示屏，操控飞行器向目标区域飞行，根据传回的画面进行目标搜索，发现救援目标后，打开投放器，投放救援设备；S3：操控飞行器使摄像装置对准救援目标，从图像接收显示屏上对救援目标进行观测，观察是否具备施救回收条件，具备施救回收条件后，救援人员开始回收救援牵引绳，将救援目标拖离险境。上述投放救援设备的方法，可将救援设备准确、可靠、快速的投放到待救援目标处。

Description

一种利用无人机投放救援设备的方法

技术领域

本发明涉及救援领域，具体涉及一种利用无人机投放救援设备的方法。

背景技术

发生洪涝等水面灾害或无法抵近的地质灾害导致人员被困后，现有采用的救援方式有通过抛绳器、人员泅渡、冲锋舟、徒步、直升机等施救手段将救生圈、救生衣等救援设备投放给施救目标。但是上述救援设备的投放方法存在一定的局限性，具体分析如下：

抛绳器：抛绳器的抛射距离仅为50～100米，对超过投放器射程的施救目标则无能为力，必须改用其他方法施救。另外，由于施救现场情况复杂，往往需对河水流速流向、风力大小风向、地质地貌地形进行估判，抛射精度很差，有时需要进行多次重复抛射、回收、装填再抛射，错失黄金施救时间，导致待施救人员死亡。

人员泅渡：此种方式施救时，往往需要救援人员穿着救生衣，系带救生索具，还要背负救生装备，人力克服激流、浪涌、漩涡等险峻情况，向待救目标泅渡。不仅施救时间长，施救距离短，而且施救人员危险性高。

冲锋舟：使用该方式施救时，有时候会因事故现场水流湍急、风大浪高或水文情况复杂等原因，冲锋舟无法入水施救。当紧急情况下必须强行入水救援时，甚至会发生翻船事故，造成救援人员伤亡的情况，往年来发生的消防救援人员因此牺牲的案例不胜枚举。

徒步：在地质灾害发生后需徒步救援时，救援人员需克服灾害现场地形复杂和次生灾害发生的威胁，徒步进入事故现场进行救援设备的投放，而这种情况的缺点同样是不仅施救时间长，而且对施救人员本身的生命造成极大威胁。

直升机：在救援时，有时会使用直升机进行救援设备的投放，而现有情况是，由于救援直升机价格昂贵，有条件配备直升机的救援单位少之又少，根本无法应对众多且地域分散的此类突发情况，直升机对起飞降落场地要求高，有些遇险场地根本无法提供起飞降落条件，从而带来救援瓶颈，况且，根据现行中国通用航空法规规定，包括抢险救灾在内的飞行行为，在飞行前必须经过相关部门的审批，而此审批时间长，与分秒必争的救援行动造成极大冲突，再者，单就运行成本角度来讲，使用直升机进行救援设备的投放的成本是相对过高的。

发明内容

本发明的目的就是提供一种利用无人机投放救援设备的方法，其可有效克服上述救援设备投放方法的缺陷，将救援设备准确、可靠、快速的投放到待救援目标处。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种利用无人机投放救援设备的方法，所用的救援设备包括飞行器、遥控飞行器的遥控装置，飞行器上设置有摄像装置、图像发送装置以及用于固定和投放救援设备的投放器，救援设备还包括接收摄像装置采集的信号并进行显示的图像接收显示器以及用于回收救援设备的放线轮，其操作具体如下：

S1：拉出放线轮内的救援牵引绳与救援设备相连接，使用遥控装置打开投放器，将救援设备与飞行器相连接；

S2：打开图像接收显示屏，操控飞行器向目标区域飞行，根据传回的画面进行目标搜索，发现救援目标后，打开投放器，投放救援设备；

S3：操控飞行器使摄像装置对准救援目标，从图像接收显示屏上对救援目标进行观测，观察是否具备施救回收条件，具备施救回收条件后，救援人员开始回收救援牵引绳，将救援目标拖离险境。

具体的方案为：

飞行器为无人驾驶多旋翼飞行器，投放器包括位于飞行器重心处设置的舵机以及固定舵机的安装支架，安装支架上设置有开口向下的U型件，U型件的口部设置有锁合插销，锁合插销与U型件沿水平方向构成滑动配合，舵机通过传动组件与锁合插销相连接；传动组件包括舵机输出轴上设置的舵机臂以及连杆，舵机臂的长度方向与舵机的输出轴相垂直布置，连杆的两端分别与舵机臂、锁合插销铰接连接；救援设备通过救援牵引绳绑扎，救援牵引绳的一端设置有挂环，挂环扣合在U型件内实现救援设备与飞行器的连接；摄像装置固定在飞行器的前部位置，图像发送装置与图像接收显示器之间采用5.8G频段的无线传送方式进行图像传输。救援设备还包括飞行器上设置的风速气象测定装置和GPS全球定位装置；飞行器上设置有起落架，起落架为两倒T形支脚构成，倒T形支脚的上端与飞行器铰接连接，倒T形支脚与驱动装置相连接，倒T形支脚处于两种状态：其一为两倒T形支脚呈倒V形布置用于支撑飞行器的支撑态，其二为两倒T形支脚呈水平布置对摄像装置的摄像进行避让的避让态。

上述技术方案中，依靠飞行器作为飞行载具，挂载救援设备，由救援人员操控飞行器飞越障碍，快速到达施救目标处。依靠摄像装置，判断施救目标现状并确定投放点，通过地面遥控装置，控制挂设着救援设备的投放器打开，将救援设备精准投放到施救目标处。另外，通过回传的画面，救援人员就可确定施救目标是否穿戴好救援设备，在确定施救目标穿戴好救援设备后，救援人员开始回收救援牵引绳，将施救目标救回，最终完成救援过程。

附图说明

图1为飞行器、救援设备、放线轮之间的连接示意图；

图2为飞行器遥控以及图像传送的示意图；

图3为利用无人机投放救援设备的流程示意图；

图4为投放器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明采取的技术方案如图1、2、3所示：

一种利用无人机投放救援设备的方法，所用的救援设备包括飞行器10、遥控飞行器10的遥控装置11，飞行器10上设置有摄像装置12、图像发送装置13以及用于固定和投放救援设备17的投放器15，救援设备17还包括接收摄像装置12采集的信号并进行显示的图像接收显示器14以及用于回收救援设备17的放线轮16，其操作具体如下：

S1：拉出放线轮16内的救援牵引绳与救援设备17相连接，使用遥控装置11打开投放器15，将救援设备17与飞行器10相连接；

S2：打开图像接收显示屏，操控飞行器10向目标区域飞行，根据传回的画面进行目标搜索，发现救援目标后，打开投放器15，投放救援设备17；

S3：操控飞行器10使摄像装置12对准救援目标，从图像接收显示屏上对救援目标进行观测，观察是否具备施救回收条件，具备施救回收条件后，救援人员开始回收救援牵引绳，将救援目标拖离险境。

使用飞行器10作为飞行载具，挂载救援设备17，由救援人员操控飞行器10飞越障碍，快速到达施救目标处，依靠摄像装置12回传的图像，判断施救目标现状并确定投放点，通过地面遥控装置11，控制挂设着救援设备17的投放器15打开，将救援设备17精准投放到施救目标处。另外，通过回传的图像可确定施救目标是否穿戴好救援设备17，在确定施救目标穿戴好救援设备17后，救援人员开始回收救援牵引绳，将施救目标救回，最终完成救援过程。救援设备17与救援人员之间由救援牵引绳连接，救援牵引绳收纳在放线轮16内，由飞行载具拖曳施放，但由人力收回。

本发明中飞行器10、遥控装置11、摄像装置12、图像发送装置13、投放器15、图像接收显示器14、放线轮16等各设备的作用以及实际实施方式具体如下：

飞行器10：实现救生装置的飞行携带功能，具有智能主控系统，安装了GPS全球定位装置(型号：A2，生产厂家：深圳市大疆创新科技有限公司)、风速气象测定装置(型号：A2，生产厂家：深圳市大疆创新科技有限公司)，能够实现垂直起降、定点悬停、智能方向控制、巡航定速、失控自主返航、低电压自主返航功能，并可一键返航，机动性灵活、可执行多种场合任务。飞行器10具体可为无人驾驶多旋翼飞行器10(型号：BCA-Y4，生产厂家：陕西北宸航天科技有限公司)。飞行器10上安装了先进的主控制器(型号：A2，生产厂家：深圳市大疆创新科技有限公司)，(注：本系统中的GPS全球定位装置、风速气象测定装置、主控制器其实都是整合在一个主控器内，该主控器的型号为：A2，生产厂家：深圳市大疆创新科技有限公司)可以自主侦测飞行器10所处位置的气压从而得到高度数据，配合GPS全球定位系统，就可以实现飞行器10坐标位置的锁定。当某方向来风时，主控制器会计算风速大小，并给出指令以控制多个螺旋桨的转速来对飞行器10进行多个轴向的姿态的反向修正，从而实现在大风中的悬停和稳定飞行(最大可在6级风力以内自主实现定点、定高悬停)。最快飞行速度达到每秒10米，最远飞行距离达到1500米，可快速到达施救目标处进行施救。

上述飞行器10，其成本只是直升机价格的几十分之一，并且维护成本低廉，保养简单、操作方便；同时飞行器10体积小，携带方便，可轻松进入复杂或恶劣的救援现场，并且飞行灵活，不受起飞降落场地限制，可在狭小空间飞行；另外，其属于小型飞行器10，施救时飞行的高度通常不会超过300米，无需进行空域和航线申请。在每次执行救援任务时，无需复杂的准备工作，操作简单，加电即可起飞，运行成本几乎可以忽略，准备时间大大缩短。

摄像装置12、图像发送装置13：实现施救目标附近区域的搜索、侦查、施救目标现状了解，确定救援设备17投放点以及救援过程的监控，摄像装置12为高清摄像机(型号：iLooK，生产厂家：广州市华科尔科技有限公司)，摄像装置12固定在飞行器10的前部位置，图像发送装置13的型号：DJI 5.8G 500，生产厂家：深圳市大疆创新科技有限公司。

图像接收显示器14：实现接收机载摄像装置12发回的视频图像功能，完成搜索、侦查、定位以及施救过程的视频监控。图像发送装置13与图像接收显示器14(型号：锐视5.8G，生产厂家：深圳鹰眼航拍科技有限公司)之间采用5.8G频段的无线传送方式进行图像传输。

根据摄像装置12传回的画面进行定点精准投放，在投放后，还可对施救目标进行监控(比如是否穿戴好救生装备，实时回传施救目标状况等)，根据回传的视频画面，在确定救生装置到位后，救援人员进行回收施救。

投放器15：实现救援设备17的挂载、锁定以及投放功能；采用优质合金制成的投放器15，由地面遥控装置11控制开合，运行可靠；投放器15安装在飞行器10上，位置是飞行器10尾部下端、重心位置处。具体方案为：投放器15包括位于飞行器10重心处设置的舵机151(型号：ES9254，生产厂家：深圳市银燕模型技术有限公司)以及固定舵机的安装支架15b，安装支架15b上设置有开口向下的U型件15a，U型件15a的口部设置有锁合插销154，锁合插销154与U型件15a沿水平方向构成滑动配合，舵机151通过传动组件与锁合插销154相连接；传动组件包括舵机151输出轴上设置的舵机臂152以及连杆153，舵机臂153的长度方向与舵机151的输出轴相垂直布置，连杆153的两端分别与舵机臂152、锁合插销154铰接连接，如图4所示。

救援设备17：配备国际标准的实心救生圈、救生衣或者其他救援设备17。救援设备17通过救援牵引绳绑扎，救援牵引绳的一端设置有挂环，挂环扣合在U型件内实现救援设备17与飞行器10的连接。救援牵引绳穿过救生圈，对救生圈进行可靠的绑扎，预留两米的距离，绳头一端设置挂环(金属环)，可以挂在投放器15上，另一端绕卷在放线轮16上，可以由飞行器10轻松拖曳自主放线。放线轮16上配置直径2.5mm的迪尼玛绳，破断力最大500公斤。

起落架：飞行器10上的起落架为两倒T形支脚构成，倒T形支脚的上端与飞行器10铰接连接，倒T形支脚与驱动装置相连接，倒T形支脚处于两种状态：其一为两倒T形支脚呈倒V形布置用于支撑飞行器10的支撑态，其二为两倒T形支脚呈水平布置对摄像装置12的摄像进行避让的避让态。起落架由地面遥控装置11控制，在升空后地面给出指令，起落架舵机进行动作，将起落架收起或放下，由于起落架可以电动收起，保障摄像装置360°无障碍视野进行救援监控；

遥控装置11：实现飞行器10的所有飞行控制，并可控制投放器15的启闭，完成救援设备17的投放功能，遥控装置11的型号：WFT09II，生产厂家：天地飞科技开发有限公司。

本发明提供的利用无人机投放救援设备17的方法，其投放距离远，救援速度快，可直接飞越障碍，受复杂水文环境的影响小，不论是救援速度、侦测速度还是救援距离、侦测高度，均远远优于传统的救援方式；

同时，本发明中，飞行器10具有智能主控系统，安装了GPS全球定位系统，能够实现垂直起降，可在6级风力内实现定点、定高悬停。还具备智能方向控制、巡航定速、失控自主返航、低电压自主返航等功能，并可一键返航，机动性灵活，可在多种复杂环境下正常工作；

另外，能实时传回视频进行定点精准投放，无需人力徒步搜索、侦测和救援设备17投放，搜索、侦测面积广、施救、侦测时间短，避免了次生灾害对救援人员自身安全的威胁。能对施救目标在施救前、施救中进行监控，能让救援人员实时掌握救援进展；

并且，施救人员在安全位置操控，依靠无人机进行施救投放，操作人员并不直接参与最危险的环节，最大限度的保障了施救人员自身的生命安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用无人机投放救援设备的方法，所用的救援设备包括飞行器、遥控飞行器的遥控装置，飞行器上设置有摄像装置、图像发送装置以及用于固定和投放救援设备的投放器，救援设备还包括接收摄像装置采集的信号并进行显示的图像接收显示器以及用于回收救援设备的放线轮，其操作具体如下：

S1：拉出放线轮内的救援牵引绳与救援设备相连接，使用遥控装置打开投放器，将救援设备与飞行器相连接；

S2：打开图像接收显示屏，操控飞行器向目标区域飞行，根据传回的画面进行目标搜索，发现救援目标后，打开投放器，投放救援设备；

S3：操控飞行器使摄像装置对准救援目标，从图像接收显示屏上对救援目标进行观测，观察是否具备施救回收条件，具备施救回收条件后，救援人员开始回收救援牵引绳，将救援目标拖离险境。

2.根据权利要求1所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：飞行器为无人驾驶多旋翼飞行器。

3.根据权利要求1所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：投放器包括位于飞行器重心处设置的舵机以及固定舵机的安装支架，安装支架上设置有开口向下的U型件，U型件的口部设置有锁合插销，锁合插销与U型件沿水平方向构成滑动配合，舵机通过传动组件与锁合插销相连接。

4.根据权利要求3所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：传动组件包括舵机输出轴上设置的舵机臂以及连杆，舵机臂的长度方向与舵机的输出轴相垂直布置，连杆的两端分别与舵机臂、锁合插销铰接连接。

5.根据权利要求3或4所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：救援设备通过救援牵引绳绑扎，救援牵引绳的一端设置有挂环，挂环扣合在U型件内实现救援设备与飞行器的连接。

6.根据权利要求1或2或3或4所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：摄像装置固定在飞行器的前部位置，图像发送装置与图像接收显示器之间采用5.8G频段的无线传送方式进行图像传输。

7.根据权利要求1或2或3或4所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：救援设备还包括飞行器上设置的风速气象测定装置和GPS全球定位装置。

8.根据权利要求1或2或3或4所述利用无人机投放救援设备的方法，其特征在于：飞行器上设置有起落架，起落架为两倒T形支脚构成，倒T形支脚的上端与飞行器铰接连接，倒T形支脚与驱动装置相连接，倒T形支脚处于两种状态：其一为两倒T形支脚呈倒V形布置用于支撑飞行器的支撑态，其二为两倒T形支脚呈水平布置对摄像装置的摄像进行避让的避让态。