CN107380038A - 一种小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法，其特征在于：包括车体、起降平台、无人机、地面指控站、4G无线通信设备、动中通移动通信设备、数据服务器和充电装置；所述起降平台设置在车体的尾部，用于无人机起降，所述动中通移动通信设备和4G无线通信设备均设置在车体的顶部；地面指控站、数据服务器和充电装置均安装于车体内部；充电装置与车载收放机构连接。本发明可以将无人机监测的视频实时传输至指挥中心或其他作业单元，同时车内集成音、视频终端，可以同时进行视频会议。车内经过合理布局，放置一套六旋翼无人机系统，通过车载收放机构实现多旋翼无人机自主车载起降。

Description

一种小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法

技术领域

本发明属于无人机操控领域，尤其是涉及一种小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法。

背景技术

市面上的应急指挥车主要由中控系统、视频系统、广播系统、灯光系统、供电系统等组成，可以将图像和声音传送至应急中心进行处理，广泛应用于安全、人防、森林、环境等。当前，应急指挥车主要具备指挥调度功能、通信功能、现场信息采集处理功能、地理信息显示定位功能、远程可视化指挥功能、具备照明警示等功能。但通常道路、地形等问题也会影响应急指挥车作业效率，使得其无法完全发挥其应有的功能。

目前现有大型应急监测指挥车配置有无人机，但搭载的无人机一般都属于大型机，操作复杂，需要专业技术人员操控，同时大型应急车越野通过性差、造价高昂、不够灵活。而现有小型应急指挥车基本没有集成无人机设备，或简易的作为运输工具使用，没有高度集成为一体，使用过程需要大量准备时间；主要通过车外摄像头来采集现场信息，该种监测模式容易受到道路条件限制，遇到障碍物后影响应急性；只是转发现场地面拍摄的数据，无法提供从高空拍摄的全景数据，也无提供正摄、多平等拼接数据；当前小型应急车当前应急监测指挥车主要为单独作业，不具备各作业单元信息交互功能；当前应急监测指挥车当前设备展开、撤收时间较长，需要大概15min左右；并且不具备救援功能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种结构合理、具备救援功能可以提高作业强度小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法，包括车体、起降平台、无人机、地面指控站、4G无线通信设备、动中通移动通信设备、数据服务器和充电装置；所述起降平台设置在车体的尾部，用于无人机起降，所述动中通移动通信设备和4G无线通信设备均设置在车体的顶部；地面指控站、数据服务器和充电装置均安装于车体内部，地面指控站与数据服务器线路连接；充电装置与车载收放机构连接。

进一步的，所述车体的顶部上还设有车载照明和车载摄像头，车载摄像头与数据服务器线路连接。

进一步的，所述起降平台的后端设有伸缩机构，起降平台上上设有引导传感器和差分GPS，引导传感器和差分GPS均与无人机无线连接。

进一步的，所述无人机为多旋翼无人机，所述无人机上设有多旋翼任务载荷，多旋翼任务载荷包括相机、摄像机、红外传感器、机载照明、喊话装置、警示灯和抛投设备，多旋翼任务负荷通过无人机与地面指控站无线连接。

进一步的，所述地面指控站上还包括会议摄像头。

进一步的，一种小型无人机应急指挥车的指挥系统，包括无人机、应急指挥车、移动通讯站、通信卫星和应急指挥中心，所述的无人机与所述的应急指挥车控制连接，所述的应急指挥车内部设有地面指控站，所述的地面指控站通过通信卫星与所述的应急指挥中心数据连接；每个地面指控站之间通过移动通讯站通信连接。

进一步的，所述每个地面指控站之间无法利用移动通讯站连接时，通过所述的动中通进行通信连接。

进一步的，一种小型无人机应急指挥车的监测方法，包括如下步骤：

(1)工作前应急指挥车通过自检系统对多旋翼平台、地面指控站、载荷种类等设备进行自检，自检完成后可以执行任务，当自检不通过时，报警并提示故障位置；

(2)应急指挥车行驶到应急区域，启动地面指控站，自动选择合适的任务载荷，通过车载一键起降开关，实现车载伸缩机构将无人机和起降平台从车辆后端伸出，并执行起飞；

(3)无人机飞行至指定高度悬停，通过所述的红外传感器对地面进行监控工作，然后将数据发送至应急指控中心或其他地面指控站；

(4)当车辆移动时，无人机通过起降平台上的引导传感器跟随车辆，地面指控站同时可以对无人机多旋翼姿态和任务载荷进行操控；

(5)通过地面指控站实现监控、应急物品投放、喊话、照明、警示等；

(6)当任务完成后，车辆将新的返回点发送给多旋翼平台，通过一键降落实现多旋翼车载降落，并通过伸缩机构将设备收回至车内；

(7)数据处理终端对出具进行拼接等处理，并将处理后的数据发送至指挥中心，辅助指挥人员决策和协调组织工作。

相对于现有技术，本发明所述的一种小型无人机应急指挥车及指挥系统和方法具有以下优势：

本发明可以将无人机监测的视频实时传输至指挥中心或其他作业单元，同时车内集成音、视频终端，可以同时进行视频会议。车内经过合理布局，放置一套六旋翼无人机系统，通过车载收放机构实现多旋翼无人机自主车载起降。

多种载荷也将分类合理放置，地面站高度集成与车内，同时嵌入计算机服务器，用来进行实时视频处理；车内集成电源管理系统，能够实现无人机锂电池的充电功能，确保多旋翼锂电池连续不间断的供应。本发明集成方案高效、应用模式多样。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的俯视示意图；

图3为本发明实施例所述的系统结构图。

附图标记说明：

1-车体；2-起降平台；21-差分GPS；22-引导传感器；23-伸缩机构；3- 无人机；31-多旋翼任务载荷；4-地面指控站；41-会议摄像头；5-4G无线通信设备；6-动中通移动通信设备；7-车载摄像头；8-车载照明；9-数据服务器；10-充电装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1、图2所示，一种小型无人机应急指挥车及指挥系统，包括车体1、起降平台2、无人机3、地面指控站4、4G无线通信设备5、动中通移动通信设备6、数据服务器9和充电装置10；所述起降平台2设置在车体1的尾部，用于无人机3起降，所述动中通移动通信设备6和4G无线通信设备5 均设置在车体1的顶部；地面指控站5、数据服务器9和充电装置10均安装于车体1内部，地面指控站4与数据服务器9线路连接；充电装置10与起降平台2连接。

所述车体1的顶部上还设有车载照明8和车载摄像头7，车载摄像头7 与数据服务器9线路连接。

所述起降平台2的后端设有伸缩机构23，起降平台2上设有引导传感器 22和差分GPS21，引导传感器22和差分GPS21均与无人机无线连接。

所述无人机3为多旋翼无人机，所述无人机3上设有多旋翼任务载荷31，多旋翼任务载荷包括相机、摄像机、红外传感器、机载照明、喊话装置、警示灯和抛投设备，多旋翼任务负荷31通过无人机3与地面指控站4无线连接。所述地面指控站4上还包括会议摄像头41。进一步的，一种小型无人机应急指挥车的指挥系统，包括无人机、地面指控站、移动通讯站、通信卫星和应急指挥中心，所述的地面指控站通过通信卫星与所述的应急指挥中心数据连接；每个地面指控站之间通过移动通讯站通信连接。

所述每个地面指控站之间无法利用移动通讯站连接时，通过所述的动中通进行通信连接。

一种小型无人机应急指挥车的监测方法，包括如下步骤：

(1)工作前应急指挥车通过自检系统对多旋翼平台、地面指控站、载荷种类等设备进行自检，自检完成后可以执行任务，当自检不通过时，报警并提示故障位置；

(2)应急指挥车行驶到应急区域，启动地面指控站，自动选择合适的任务载荷，通过车载一键起降开关，实现车载伸缩机构将无人机和起降平台从车辆后端伸出，并执行起飞；

(3)无人机飞行至指定高度悬停，通过所述的红外传感器对地面进行监控工作，然后将数据发送至应急指控中心或其他地面指控站；

(4)当车辆移动时，无人机通过起降平台上的引导传感器跟随车辆，地面指控站同时可以对无人机多旋翼姿态和任务载荷进行操控；

(5)通过地面指控站实现监控、应急物品投放、喊话、照明、警示等；

(6)当任务完成后，车辆将新的返回点发送给多旋翼平台，通过一键降落实现多旋翼车载降落，并通过伸缩机构将设备收回至车内；

(7)数据处理终端对出具进行拼接等处理，并将处理后的数据发送至指挥中心，辅助指挥人员决策和协调组织工作。

具体方案：

将多旋翼无人机3的起降场地设置于车内，通过伺服机构从车辆后端将多旋翼起降平台和多旋翼一同伸出，实现多旋翼无人机自动收放功能；通过 RTK技术解决高精度定位问题，通过引导着陆技术实现车载降落、通过放回点同步技术实现车辆移动后飞机仍能准确降落；将无人机地面站、数据处理服务器和车载设备控制终端结合形成指挥平台，并与车辆有机结合，实现无人机控制、后端数据处理和车载设备控制于一体的控制终端；将应急监测和部分救援功能结合，通过监测传感器和抛投机构的配合，实现应急救援物品的定点投放。多旋翼无人机车辆跟随功能，通过差分GPS实现多旋翼无人机实时位置跟踪同步技术，确保多旋翼无人机实施跟随车辆移动；车辆应急喊话、照明、警示功能，通过无人机挂载喊话、照明、警示功能载荷，飞行至目标区域，通过无线电台由地面车辆对其进行控制，其中喊话功能包括播放录音、实时对讲；照明包括照明开关、照明方向控制；警示标志开关。

应急车辆自检系统，扩展多旋翼自检功能，使其同时具备应急车辆内部仪器设备状态检查能力，可以及时提醒操作人员系统是否可以正常工作，进而提高系统工作效率。

本发明关键体现在将无人机和应急车有机的结合起来，而不是简单的将车辆作为运输工具；

1)一键自主车载起降与回收的关键在于车载起降和整体设备的回收，具体方案如下：

a.考虑到动中通等车载设备安装，多旋翼无人机起降平台选择在车辆后端伸出，通过伺服结构和滑轨实现；

b.通过安装差分GPS提高多旋翼平台控制精度和地面返回点定位精度；

c.通过机载传感器和地面引导传感器实现多旋翼平台精确降落；

d.通过返回点跟踪同步技术，确保车辆移动后多旋翼平台可以快速接受新的返回点信息，并实现准确降落。

2)多旋翼车辆跟随功能关键在于实时位置跟踪同步技术，具体方案如下：

a.通过地面差分技术和机载差分实现车辆位置信息在多旋翼无人机内的实时同步更新；

b.通过设定多旋翼实时跟踪车辆位置进而实现车辆跟随功能；

c.通过地面惯性导航设备的应用，实现多旋翼航向与车辆运行方向一致。

3)监测、照明、喊话、救援等功能的实现，主要在于任务载荷功能，具体方案如下：

a.地面监测、照明通过在车顶安装摄像头和照明设备实现；

b.空中监测通过在多旋翼无人机平台上搭载相机、红外、摄像机等设备，地面指控站通过遥杆对载荷的拍摄、录像、变焦操作，实现空中监测功能；

c.照明、喊话、警示功能通过在多旋翼无人机平台上搭载强光照明设备、无线喊话设备和警示灯，通过地面指控站发送指令进行控制；

d.救援功能主要通过在机载挂载抛投设备，配合机载摄像头，实现应急物品投放，实现救援功能；

4)视频会议及各车辆信息交互功能主要通过通讯设备实现，具体方案如下：

a.在移动通信网络覆盖较全的城市，通过4G设备将图像信息传输至公网，指挥部、各车辆可以通过网络进行信息互通；

b.在信号较差或没有信号的地区，通过动中通转发视频图像信息实现与指挥部和各车辆直接的信息交互。

5)整体系统由2人操作，通过，通过合理的区域划分确保高效率的作业，。

a.整车主要划分为5个区域，分别是驾驶舱、控制舱、多旋翼设备舱、任务载荷即电池区域和文件资料存放区，具体功能如下：

b.驾驶舱主要是功能是驾驶员对车辆进行操控；

c.控制舱主要是作业人员对多旋翼无人机及载荷的操控，同时视频会议及数据后处理工作均在此区域完成，该区域内座椅可以180°旋转；

d.多旋翼设备舱是储藏多旋翼无人机平台的区域，并且设置缓冲材料放置飞机在运输过程中有损伤；

e.任务载荷及电池区域，主要功能包括储藏和充电，内部各载荷均有单位放置位置，并可以通过传感器对其进行检查是否齐套，同时，内部设有智能充电设备可以对动力电池进行充电；

f.文件资料存放区主要是存放一些监测、会议等资料的存放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种小型无人机应急指挥车，其特征在于：包括车体、起降平台、无人机、地面指控站、4G无线通信设备、动中通移动通信设备、数据服务器和充电装置；所述起降平台设置在车体的尾部，用于无人机起降，所述动中通移动通信设备和4G无线通信设备均设置在车体的顶部；地面指控站、数据服务器和充电装置均安装于车体内部；充电装置与车载收放机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型无人机应急指挥车，其特征在于：所述车体的顶部上还设有车载照明和车载摄像头，车载摄像头与数据服务器线路连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型无人机应急指挥车，其特征在于：所述起降平台为伸缩式结构，起降平台上设有引导传感器和差分GPS，引导传感器和差分GPS均与无人机无线连接。

4.根据权利要求1所述的一种小型无人机应急指挥车，其特征在于：所述无人机为多旋翼无人机，所述无人机上设有多旋翼任务载荷，多旋翼任务载荷包括相机、摄像机、红外传感器、机载照明、喊话装置、警示灯和抛投设备，多旋翼任务负荷通过无人机与地面指控站无线连接。

5.根据权利要求1所述的一种小型无人机应急指挥车，其特征在于：所述地面指控站上还包括会议摄像头。

6.一种应用如权利要求1-5任意一项所述的小型无人机应急指挥车的指挥系统，其特征在于：包括无人机、应急指挥车、移动通讯站、通信卫星和应急指挥中心，所述的无人机与所述的应急指挥车控制连接，所述的应急指挥车内部设有地面指控站，所述的地面指控站通过通信卫星与所述的应急指挥中心数据连接；每个地面指控站之间通过移动通讯站通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种小型无人机应急指挥车的指挥系统，其特征在于：每个地面指控站之间无法利用移动通讯站连接时，通过所述的动中通进行通信连接。

8.根据权利要求6所述的一种小型无人机应急指挥车的指挥系统，其特征在于：所述的应急指挥中心用于实时查看地面指控站上传的监测数据，对建筑、道路、山体进行模型分析。

9.一种应用如权利要求1-5任意一项所述的小型无人机应急指挥车的指挥方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)工作前应急指挥车通过自检系统对多旋翼平台、地面指控站、载荷种类等设备进行自检，自检完成后可以执行任务，当自检不通过时，报警并提示故障位置；

(2)应急指挥车行驶到应急区域，启动地面指控站，自动选择合适的任务载荷，通过车载一键起降开关，实现车载伸缩机构将无人机和起降平台从车辆后端伸出，并执行起飞；

(3)无人机飞行至指定高度悬停，通过所述的红外传感器对地面进行监控工作，然后将数据发送至应急指挥中心或其他地面指控站；

(4)当车辆移动时，无人机通过起降平台上的差分GPS跟随车辆，地面指控站同时可以对无人机多旋翼姿态和任务载荷进行操控；

(5)通过地面指控站实现监控、应急物品投放、喊话、照明、警示等；

(6)当任务完成后，车辆将新的返回点发送给多旋翼平台，通过一键降落实现多旋翼车载降落，并通过伸缩机构将设备收回至车内；

(7)数据处理终端对出具进行拼接等处理，并将处理后的数据发送至指挥中心，辅助指挥人员决策和协调组织工作。