CN111619763A - 智能型水上追踪救生装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能型水上追踪救生装置及其工作方法，其主体为救生艇，救生艇内设有控制器。救生艇内部沿水平面环形均等分布设有用于接收求救定位讯号的讯号收发器，其中至少一个讯号收发器位于救生艇的正前端位置，讯号收发器电连接所述控制器，控制器设有将各讯号收发器接收的讯号强度比较的比较器，救生艇设定为：始终调整前进方向至正前端位置的讯号收发器所接收的讯号为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同，直至所有讯号收发器中至少三个不在同一方向的讯号收发器所接收的讯号强度均达到救援设定值时，停止前进，实现自动救援操作，弥补了现有救生艇仅依靠导航救援，搜救可靠性不足的问题。

Description

智能型水上追踪救生装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及水上救援装置，是一种智能型水上追踪救生装置及其工作方法。

背景技术

水上救援的设备有多种，其中救生艇是最为常见的一种。目前，较为先进的救生艇已能够实现无人驾驶自动救援，即救生艇根据导航和定位系统自动行驶到指定区域，并根据自带的摄像头追踪识别求救者，当求救者登上救生艇后，救生艇根据影像信息自动确认救援成功，并自动返航。此类救生艇虽然功能强大，但是其主要还是依靠了强大的导航系统，一旦导航定位失效，则无法实现救援操作。基于这个问题，如果能够设计一种不完全依靠导航定位实现救生艇自动驾驶救援，则能够大幅提高救援的成功率。为此，有待设计一种不完全依靠导航定位的水上救生装置，以保证救援的成功率。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种智能型水上追踪救生装置及其工作方法，使其解决现有救生艇仅依靠导航定位实现救援，救援可靠性不足的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种智能型水上追踪救生装置，其主体为内置定位器和动力装置的救生艇，救生艇内设有与遥控器遥控连接并控制救生艇各功能的控制器；其结构要点在于所述救生艇内部沿水平面环形均等分布设有用于接收求救定位讯号的讯号收发器，其中至少一个讯号收发器位于救生艇的正前端位置，讯号收发器电连接所述控制器，控制器设有将各所述讯号收发器接收的讯号进行讯号强度比较的比较器，所述救生艇设定为：始终调整前进方向至正前端位置的讯号收发器所接收的讯号为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同，直至所有讯号收发器中至少三个不在同一方向的讯号收发器所接收的讯号强度均达到救援设定值时，停止前进。通过上述结构，使救生艇能根据求救者求救定位讯号的强弱自动调整前进方向，从而在无导航精确定位的情况下，依然能够驶向求救者，进行救援操作，弥补了现有救生艇仅依靠导航救援，搜救可靠性不足的问题。

该智能型水上追踪救生装置中的遥控器和救生艇均设有控制救生艇返航的一键返航按钮，基于上述结构，该救生装置的工作方法为:所述救生艇开启定位器和讯号收发器，并根据手动遥控或自动设定坐标达到指定搜救区域；达到指定搜救区域后，讯号收发器接收求救定位讯号发送器发送的求救定位讯号，并通过控制器内的比较器比较求救定位讯号的强弱，救生艇调整前进方向，使正前端位置的讯号收发器接受的讯号强度始终为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同；当救生艇行驶至所有讯号收发器中至三两个不在同一方向的讯号收发器接收的讯号强度均达到救援设定值时，救生艇停止前进；当求救者爬上救生艇，并按下一键返航按钮后，救生艇自动返航至始发地，完成救援工作。

进一步的，所述救生艇的前端和后端分别设有对求救者进行识别并影像追踪的摄像头A和摄像头B，所述遥控器设有显示摄像头A和摄像头B影像信息的显示器，当所述摄像头A、摄像头B识别求救者影像信息时，摄像头A、摄像头B均设定为每间隔一个时间段拍摄一张影像，所述控制器设有用于将该时间段前、后拍摄的影像信息进行计算比较并得出求救者方位信息的图像处理器，且控制器根据求救者方位信息控制救生艇前进方向，当该前进方向与所述讯号收发器判定前进方向不同时，以图像处理器处理后的求救者方位信息作为救生艇前进方向。通过摄像头A和摄像头B，使救生艇能实现更为精准的方位调节，从而提高救援成功率。

所述摄像头A和摄像头B拍摄的影像追踪信息包括人体特征部、色彩、亮度，优先级从高到底依次为三者一致、两者一致、人体特征部、色彩、亮度。通过对救援对象特征识别，从而提高救援的准确性。

所述摄像头A和摄像头B为自动追焦，所述图像处理器是对前、后拍摄的追焦点位于影像内的位置进行计算比较得到救生艇与求救定位讯号发送器之间的方位信息。

所述救生艇两侧设有稳定舵，两侧的稳定舵均设有用于感测周边障碍物的距离感测器，距离感测器电连接所述控制器。通过该结构，使救生艇具有自动避开障碍物的功能，提高救援时的安全性。

所述控制器内设有从救生艇停止于求救定位讯号发送器位置时开始计时的时间计时器，所述遥控器设有报警器，当所述时间计时器达到上限时，所述报警器语音报警。通过该结构，方便及时判定救援状态，争取救援时间或改变救援模式，提高救援成功率。

所述救生艇内设有用于感应乘员重量的压力感应器。通过该结构，方便判定求救者是否已乘上救生艇，从而根据需要控制救生艇及时回程操作。

所述救生艇前端设有照明装置，方便照明操作。

该智能型水上追踪救生装置中的遥控器和救生艇均设有控制救生艇返航的一键返航按钮，基于上述结构，该救生装置的工作方法包括以下步骤：

Step1：开始；

Step2：初始设定救生艇的起始点坐标（X₁、Y₁)，并启动救生艇定位器和控制器；

Step3：选择搜救模式，若选择手动模式，则执行Step4；若选择自动模式，则执行Step7；

Step4：手动遥控救生艇，根据摄像头A、摄像头B的影像信息，到达指定搜救点（X₂、Y₂)，确认目标，并靠近目标后停止；

Step5：根据摄像头B的影像信息判定求救者是否已乘上救生艇，若是，则执行Step16；若否，返回执行Step4；

Step6：救生艇根据设定的搜救点坐标（X₂、Y₂)，自动达到指定搜救范围；

Step7：所有讯号收发器中是否至少三个讯号收发器接收的讯号强度均达到救援设定值，若是，则执行Step9；若否，则执行Step8；

Step8:救生艇调整前进方向至正前端讯号收发器所接收的讯号强度为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同；

Step9：摄像头A、摄像头B是否识别求救者，若是，则执行Step10；若否，则执行Step11；

Step10：救生艇根据摄像头A、摄像头B的影像信息，并配合图像处理器计算处理得到求救者方位信息，救生艇以该方位信息靠近求救者；

Step11：根据摄像头B的影像信息或一键返航按钮判定求救者是否乘上救生艇，若是，则执行Step16；若否，则执行Step12；

Step12：自动控制救生艇，使其与求救者之间保持救援靠近的位置；

Step13：所述控制器内的时间计时器开始计时，判定救援时间是否超出上限，若是，则执行Step14；若否，则执行Step11；

Step14：救生艇发送信号至遥控器，遥控器的报警器进行语音报警，提示人工介入操作；

Step15：人工介入操作时，执行Step4；人工未介入操作时，执行Step16；

Step16：救生艇返航至始发地，救援结束。

本发明的优点在于无需完全依靠导航定位系统，即可实现准确可靠的水上救援操作，提高了救援成功率，适合作为各类水上救援装置使用，或同类装置的结构改进。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的定位方式原理示意图，图中S1-S12均为讯号收发器。

图3是本发明摄像头A间隔拍摄的前一个影像示意图。

图4是本发明摄像头A间隔拍摄的后一个影像示意图。

图5是本发明的控制原理参考图。

图6是本发明的工作方法流程示意图。

图中序号及名称为：1、救生艇，2、摄像头A，3、摄像头B，4、稳定舵，5、距离感测器，6、讯号收发器，7、求救定位讯号发送器。

具体实施方式

现结合附图，对本发明作进一步描述。

如图1、图2、图5所示，该智能型水上追踪救生装置的主体为现有内置定位器和动力装置的救生艇1，救生艇内设有与遥控器遥控连接并控制救生艇各功能的控制器，遥控器和控制器均设有控制救生艇自动返航的一键返航按钮。本发明的主要设计在于救生艇内部沿水平面环形均等分布设有用于接收求救定位讯号的讯号收发器6，如图2中所示，设有S1至S12的十二个讯号收发器，其中一个讯号收发器位于救生艇的正前端位置，讯号收发器电连接控制器，控制器设有将各讯号收发器接收的讯号进行讯号强度比较的比较器。救生艇设定为：始终调整前进方向至正前端位置的讯号收发器所接收的讯号为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同，直至所有讯号收发器中至少三个不在同一方向的讯号收发器（例如S1、S2、S3）接收的讯号强度均达到救援设定值时，救生艇停止前进。讯号收发器的识别上限值即讯号收发器所能识别的最大讯号强度值，当讯号收发器所接收的讯号强度越接近最大讯号强度值时，表明救生艇离求救者位置越近，故讯号收发器所接收讯号强度范围越大，精度越高，对于救援越有利。

救生艇的前端和后端分别设有对求救者进行识别并影像追踪的摄像头A2和摄像头B3，遥控器设有显示摄像头A和摄像头B影像信息的显示器，当摄像头A、摄像头B识别求救者影像信息时，摄像头A、摄像头B均设定为每间隔一个时间段拍摄一张影像，控制器设有用于将该时间段前、后拍摄的影像信息进行计算比较并得出求救者方位信息的图像处理器，且控制器根据求救者方位信息控制救生艇前进方向，当该前进方向与讯号收发器判定前进方向不同时，以图像处理器处理后的求救者方位信息作为救生艇前进方向。摄像头A和摄像头B为自动追焦，图像处理器是对前、后拍摄的追焦点位于影像内的位置进行计算比较得到救生艇与求救定位讯号发送器7之间的方位信息。例如图3、图4所示，摄像头A间隔拍摄前一张照片在影像坐标内为（X₁、Y₁），后一张照片在影像坐标内为（X₂、Y₂），利用前后坐标的差值变化，并结合摄像头多次间隔拍摄的差值进行比较运算，得出求救者与救生艇之间的方位变化信息，故该结构可以作为救生艇精细追踪的控制。

上述摄像头A和摄像头B拍摄的影像追踪信息包括人体特征部、色彩、亮度，优先级从高到底依次为三者一致、两者一致、人体特征部、色彩、亮度。

进一步的，上述救生艇1两侧均设有稳定舵4，两侧的稳定舵均设有用于感测周边障碍物的距离感测器5，距离感测器电连接控制器，方便控制救生艇躲避障碍。除此以外，救生艇内亦可设有用于感应乘员重量的压力感应器，重力感应器电连接控制器，方便识别求救者是否乘上救生艇。救生艇前端亦可设有照明装置，照明装置电连接控制器，方便照明。控制器内设有从救生艇停止于求救定位讯号发送器位置时开始计时的时间计时器，遥控器设有报警器，当时间计时器达到上限时，报警器语音报警。

基于上述结构，本发明的工作方法如图6所示，其中求救定位信号发送器的功能集成于手环、手表等随求救者随身携带的配饰物品中，其工作方法包括如下步骤：

Step1：开始。

Step2：初始设定救生艇的起始点坐标（X₁、Y₁)，并启动救生艇定位器和控制器。

Step3：选择搜救模式，若选择手动模式，则执行Step4；若选择自动模式，则执行Step7。

Step4：手动遥控救生艇，根据摄像头A、摄像头B的影像信息，到达指定搜救点（X₂、Y₂)，确认目标，并靠近目标后停止。

Step5：根据摄像头B的影像信息判定求救者是否已乘上救生艇，若是，则执行Step16；若否，返回执行Step4。

Step6：救生艇根据设定的搜救点坐标（X₂、Y₂)，自动达到指定搜救范围。

Step7：所有讯号收发器开启讯号接收，并得出S1-S12各讯号强度值，利用控制器中的比较器将各讯号强度值进行比较，得出最强讯号中是否至少三个讯号收发器接收的讯号强度均达到救援设定值，若是，则执行Step9；若否，则执行Step8。

Step8:粗方位追踪，救生艇调整前进方向至正前端讯号收发器所接收的讯号强度为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同。

Step9：精方位追踪，摄像头A、摄像头B是否识别求救者，若是，则执行Step10；若否，则执行Step11。

Step10：救生艇根据摄像头A、摄像头B的影像信息，并配合图像处理器计算处理得到求救者方位信息，救生艇以该方位信息靠近求救者。

Step11：根据摄像头B的影像信息或一键返航按钮判定求救者是否乘上救生艇，若是，则执行Step16；若否，则执行Step12。

Step12：自动控制救生艇，使其与求救者之间保持救援靠近的位置。

Step13：控制器内的时间计时器开始计时，判定救援时间是否超出上限，若是，则执行Step14；若否，则执行Step11。

Step14：救生艇发送信号至遥控器，遥控器的报警器进行语音报警，提示人工介入操作；

Step15：人工介入操作时，执行Step4；人工未介入操作时，执行Step16。

Step16：救生艇返航至始发地，救援结束。

Claims (10)

1.一种智能型水上追踪救生装置，其主体为内置定位器和动力装置的救生艇（1），救生艇内设有与遥控器遥控连接并控制救生艇各功能的控制器；其特征在于所述救生艇（1）内部沿水平面环形均等分布设有用于接收求救定位讯号的讯号收发器（6），其中至少一个讯号收发器位于救生艇的正前端位置，讯号收发器电连接所述控制器，控制器设有将各所述讯号收发器接收的讯号进行讯号强度比较的比较器，所述救生艇设定为：始终调整前进方向至正前端位置的讯号收发器所接收的讯号为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同，直至所有讯号收发器中至少三个不在同一方向的讯号收发器所接收的讯号强度相同或均达到识别上限值时，停止前进。

2.根据权利要求1所述的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述救生艇（1）的前端和后端分别设有对求救者进行识别并影像追踪的摄像头A（2）和摄像头B（3），所述遥控器设有显示摄像头A和摄像头B影像信息的显示器，当所述摄像头A、摄像头B识别求救者影像信息时，摄像头A、摄像头B均设定为每间隔一个时间段拍摄一张影像，所述控制器设有用于将该时间段前、后拍摄的影像信息进行计算比较并得出求救者方位信息的图像处理器，且控制器根据求救者方位信息控制救生艇前进方向，当该前进方向与所述讯号收发器判定前进方向不同时，以图像处理器处理后的求救者方位信息作为救生艇前进方向。

3.根据权利要求2所述的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述摄像头A（2）和摄像头B（3）的影像追踪信息包括人体特征部、色彩、亮度，优先级从高到底依次为三者一致、两者一致、人体特征部、色彩、亮度。

4.根据权利要求2所述的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述摄像头A（2）和摄像头B（2）为自动追焦，所述图像处理器是对前、后拍摄的追焦点位于影像内的位置进行计算比较得到救生艇（1）与求救定位讯号发送器（7）之间的方位信息。

5.根据权利要求2所述的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述救生艇（1）两侧设有稳定舵（4），两侧的稳定舵均设有用于感测周边障碍物的距离感测器（5），距离感测器电连接所述控制器。

6.根据权利要求2所述的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述控制器内设有从救生艇（1）停止于求救定位讯号发送器（7）位置时开始计时的时间计时器，所述遥控器设有报警器，当所述时间计时器达到上限时，所述报警器语音报警。

7.根据权利要求2所述的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述救生艇（1）内设有用于感应乘员重量的压力感应器。

8.根据权利要求2所述的的智能型水上追踪救生装置，其特征在于所述救生艇（1）前端设有照明装置。

9.一种如权利要求1所述的智能型水上追踪救生装置的工作方法，该救生装置中的遥控器和救生艇（1）均设有控制救生艇返航的一键返航按钮；其特征在于所述救生艇（1）开启定位器和讯号收发器（6），并根据手动遥控或自动设定坐标达到指定搜救区域；达到指定搜救区域后，讯号收发器接收求救定位讯号发送器（7）发送的求救定位讯号，并通过控制器内的比较器比较求救定位讯号的强弱，救生艇调整前进方向，使正前端位置的讯号收发器接受的讯号强度始终为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同；当所有讯号收发器中至少三个不在同一方向的讯号收发器所接收的讯号强度相同或均达到识别上限值时，救生艇停止前进；当求救者爬上救生艇，并按下一键返航按钮后，救生艇自动返航至始发地，完成救援工作。

10.一种如权利要求6所述的智能型水上追踪救生装置的工作方法，该救生装置中的遥控器和救生艇均设有控制救生艇（1）返航的一键返航按钮；其特征在于包括以下步骤：

Step1：开始；

Step2：初始设定救生艇（1）的起始点坐标（X₁、Y₁)，并启动救生艇定位器和控制器；

Step3：选择搜救模式，若选择手动模式，则执行Step4；若选择自动模式，则执行Step7；

Step4：手动遥控救生艇，根据摄像头A、摄像头B的影像信息，到达指定搜救点（X₂、Y₂)，确认目标，并靠近目标后停止；

Step5：根据摄像头B的影像信息判定求救者是否已乘上救生艇，若是，则执行Step16；若否，返回执行Step4；

Step6：救生艇根据设定的搜救点坐标（X₂、Y₂)，自动达到指定搜救范围；

Step7：所有讯号收发器（6）中是否至少三个讯号收发器接收的讯号强度相同或均达到识别上限值，若是，则执行Step9；若否，则执行Step8；

Step8:救生艇调整前进方向至正前端讯号收发器所接收的讯号强度为最强，且该正前端位置的讯号收发器相比相邻两侧讯号收发器的讯号强度差值相同；

Step9：摄像头A、摄像头B是否识别求救者，若是，则执行Step10；若否，则执行Step11；

Step10：救生艇根据摄像头A、摄像头B的影像信息，并配合图像处理器计算处理得到求救者方位信息，救生艇以该方位信息靠近求救者；

Step11：根据摄像头B的影像信息或一键返航按钮判定求救者是否乘上救生艇，若是，则执行Step16；若否，则执行Step12；

Step12：自动控制救生艇，使其与求救者之间保持救援靠近的位置；

Step13：所述控制器内的时间计时器开始计时，判定救援时间是否超出上限，若是，则执行Step14；若否，则执行Step11；

Step14：救生艇发送信号至遥控器，遥控器的报警器进行语音报警，提示人工介入操作；

Step15：人工介入操作时，执行Step4；人工未介入操作时，执行Step16；

Step16：救生艇返航至始发地，救援结束。

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