CN111694369B - 一种警用无人机用的夜间巡视控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种警用无人机用的夜间巡视控制系统，包括：无人机控制系统，其布置于警用无人机上，包括第二处理器及与所述第二处理器电性连接的第二视频采集单元、避障单元和第二通讯单元；车载控制系统，其包括第一处理器及与所述第一处理器电性连接的第一视频采集单元、显示单元、GPS定位单元和第一通讯单元；停机坪，其至少包括能够与所述第二通讯单元建立通讯连接的第三通讯单元；其中，所述第二处理器至少包括路径分析单元，所述路径分析单元配置为根据所述位置信息实时更新警用无人机飞行路线。该系统可布置于警车内，借助通讯范围内的警用无人机为地面警车提供实时的空中巡视视野，可使得夜间巡视效率大大提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于车联网的控制系统，特别是一种警用无人机用的夜间巡视控制系统。
背景技术
随着无人机，特别是工业无人机的迅速发展，警用无人驾驶航空器(以下简称警用无人机)在警务工作中得到了广泛的运用，有效解决了此前一些公安工作中难以完成的任务，化繁为简，在反恐处突、森林防火、应急防空、禁种铲毒、大型活动安保、群体性事件处置等多种作战任务发挥出良好的社会效应和经济效应。警用无人机可以快速飞抵事发现场，无人机通常配置的基本设备是视频采集系统，负责完成地面视频数据的采集，并通过无线传输方式，传输到地面的接收机。如果配置高清晰度的数码摄像机，能够对现场进行高质量的视频采集以及音频的实时采集，及时传送到指挥中心的现场视频信息，供指挥者进行判断和决策，使现场处置工作组的调查能力大大增强，提高信息获取的安全性和可靠性。在有一些警用无人机上，还概念性的搭载扩音设备对现场进行喊话，向现场群众及时传递有关信息。或者搭载生命探测仪帮助搜寻生命迹象，使救援队伍更迅速、安全地采取救援行动。再或者可将小量急需的救援物资(如：急救药品、食品、通联器材等)直接空投到救援人员和车辆暂时无法到达的地方。而对于实际应用来说，更多的是在特殊情形下借助警用无人机实现夜间巡视。目前夜间巡视用的警用无人机，都是由警务人员在固定地点通过遥控器遥控无人机实现部分区域的视频采集以完成巡视工作，对于夜间视频采集的成像问题，图像相关领域的技术发展已可提供成熟技术方案，也即能够比较容易获取清晰图像。但是对于现在的警用无人机来说，最棘手的问题是续航和动态控制的问题，在遇到突发事件时，仍需要抽调警力定点控制警用无人机进行嫌犯追踪，这实际是对有限警力的浪费，并且现有警用无人机的续航问题也是导致其很难进行大范围巡视的主要因素。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种警用无人机用的夜间巡视控制系统。该系统可布置于警车内，借助通讯范围内的警用无人机为地面警车提供实时的空中巡视视野，可使得夜间巡视效率大大提升。
为了实现上述目的，本发明实施例一方面提供的一种警用无人机用的夜间巡视控制系统，包括：
无人机控制系统，其布置于警用无人机上，包括第二处理器及与所述第二处理器电性连接的第二视频采集单元、避障单元和第二通讯单元，所述第二视频采集单元配置为采集地面视频信息，所述避障单元配置为采集无人机周围环境的障碍物信息，所述第二通讯单元配置为建立通讯连接；还包括用于供电的第二电源；
车载控制系统，其包括第一处理器及与所述第一处理器电性连接的第一视频采集单元、显示单元、GPS定位单元和第一通讯单元，所述第一视频采集单元配置为采集空中警用无人机的飞行姿态信息，所述GPS定位单元配置为实时获取警车的位置信息，所述第一通讯单元配置为与所述第二通讯单元建立通讯连接并实时发送所述位置信息，所述第一处理器至少包括姿态分析单元，所述姿态分析单元配置为对所述飞行姿态信息进行图像分析，并在警用无人机飞行姿态不正常时向所述无人机控制系统发送返回控制信号；所述显示单元配置为实时显示所述第二视频采集单元采集的地面视频信息；
停机坪，其至少包括能够与所述第二通讯单元建立通讯连接的第三通讯单元；
其中，所述第二处理器至少包括路径分析单元，所述路径分析单元配置为根据所述位置信息实时更新警用无人机飞行路线。
作为优选，所述停机坪在预定范围内设置有多个，且所述车载控制系统还包括气象信息采集单元，所述气象信息采集单元配置为通过公共气象接口获取天气信息，所述第一处理器还包括有避险分析单元，所述避险分析单元配置为根据所述天气信息及预设天气条件，生成避险控制信号，所述无人机控制系统根据所述避险控制信号，选择最近的停机坪进行停靠。
作为优选，所述避障单元包括红外发射器和红外接收器，所述红外发射器配置为向周围目标发射红外光线，所述红外接收器配置为接收反射回的所述红外光线；所述第二处理器还包括避障分析单元，所述避障分析单元配置为根据反射回的所述红外光线的反射角度的偏移值，判断障碍物距离无人机的距离，并将所述距离与预设安全距离进行比较，如果所述距离小于所述预设安全距离，控制警用无人机进行避让。
作为优选，所述停机坪包括支撑架及用于支撑所述支撑架的多个支撑杆，所述支撑架上设置有便于警用无人机停靠并进行充电的无线充电底板以及围设在所述无线充电底板侧边的多个侧板，多个所述侧板通过角连接组件连接为矩形框架。
作为优选，所述支撑杆穿过所述支撑架设置，所述第三通讯单元设置在所述支撑杆的顶部，所述支撑杆的底部设置有固定用的底座；所述支撑架上位于所述支撑架的四角位置，各设置有警用爆闪灯。
作为优选，所述支撑架包括相对设置且相互插接的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边的两端具有延伸段，所述支撑杆穿过所述延伸段设置，所述警用爆闪灯设置于所述第一侧边的自由端。
作为优选，所述第一侧边和/或所述第二侧边为空心管材，所述支撑杆穿过所述第一侧边的连接处，设置有插入所述第一侧边内用于固定所述支撑架的卡箍组件，所述警用爆闪灯设置于所述卡箍组件外侧。
作为优选，所述卡箍组件包括穿设在所述第一侧边内的套环以及位于所述套环外侧的垫片，沿所述第一侧边轴向设置有穿出所述第一侧边的固定螺栓，所述固定螺栓位于所述第一侧边外的部分穿设有一顶盖并与所述警用爆闪灯连接。
作为优选，所述侧板包括多个侧板单元，所述角连接组件对应于多个所述侧板单元包括有多个角连接件，每个所述侧板单元的端部设置有卡槽，对应地所述角连接件上设置有与所述卡槽匹配的卡接部。
作为优选，每个所述角连接件包括直角形的连接件本体以及通过第一插销连接至所述连接件本体上并用于扩展所述侧板高度的扩展连接件，所述扩展连接件上还设置有用于连接相邻的角连接件的第二插销。
与现有技术相比较，本发明的一种警用无人机用的夜间巡视控制系统，可部署于警车上，在警员进行夜间巡视时，警用无人机可根据警车的实时位置，自动更新飞行路线，实现对警车的伴飞，同时警用无人机的空中视野可以实时传递给地面警车。另外，在本发明的系统中，还存在部署在城市建筑物上的多个停机坪网络，网络中的每个停机坪均配备无线充电，供通讯范围的警用无人机随时停靠避险或充电，同时，停机坪上可随时待命有多个警用无人机，因此在执行任务当中，如果有警用无人机返航，可随时接力起飞新的警用无人机对地面警车进行伴飞，克服了目前警用无人机实战应用实用性不强的缺点。
应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。
本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
图1为本发明的一种警用无人机的夜间巡视控制系统的系统构成框图。
图2为本发明的一种警用无人机的夜间巡视控制系统的控制逻辑示意图。
图3为本发明的一种警用无人机的夜间巡视控制系统的停机坪的结构示意图。
图4为本发明的一种警用无人机的夜间巡视控制系统的停机坪的另一视角的结构示意图。
图5为图4中沿A-A向的剖面结构示意图。
图6为本发明的一种警用无人机的夜间巡视控制系统的停机坪的第一侧板部分的结构示意图。
主要附图标记：
10-车载控制系统；20-无人机控制系统；30-停机坪；11-第一处理器；12-第一视频采集单元；13-GPS定位单元；14-第一通讯单元；15-显示单元；16-气象信息采集单元；17-第一电源；21-第二处理器；22-第二视频采集单元；23-第二通讯单元；24-避障单元；25-第二电源；111-姿态分析单元；112-避险分析单元；241-红外发射器；242-红外接收器；211-路径分析单元；212-避障分析单元。
31-支撑架；32-支撑杆；33-警用爆闪灯；34-底座；35-无线充电底板；36-侧板；37-吊装扣；38-角连接组件；39-第三通讯单元；311-第一侧边；312-第二侧边；313-卡箍组件；361-侧板单元；381-角连接件；3131-顶盖；3133-套环；3132-垫片；3134-固定螺栓；3811-连接件本体；3812-盖板；3813-扩展连接件；3814-第一插销；3815-第二插销；3816-堵头；38111-卡接部；3611-卡槽。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
如图1所示，本发明实施例一方面提供的一种警用无人机用的夜间巡视控制系统，包括：
无人机控制系统20，其布置于警用无人机上，包括第二处理器21及与所述第二处理器21电性连接的第二视频采集单元22、避障单元24和第二通讯单元23，所述第二视频采集单元22配置为采集地面视频信息，所述避障单元24配置为采集无人机周围环境的障碍物信息，所述第二通讯单元23配置为建立通讯连接；还包括用于供电的第二电源25；对于避障单元24来说，目前常见的有基于计算机视觉算法的障碍物分析技术，也有基于超声波的障碍物检测技术，但是由于计算机视觉算法在夜间巡视中，精确度比较低，同时超声波技术的障碍物检测，耗费电力较高，因此在本实施例中，作为优选，如图1所示，所述避障单元24包括红外发射器241和红外接收器242，所述红外发射器241配置为向周围目标发射红外光线，所述红外接收器242配置为接收反射回的所述红外光线；所述第二处理器21还包括避障分析单元212，所述避障分析单元212配置为根据反射回的所述红外光线的反射角度的偏移值，判断障碍物距离无人机的距离，并将所述距离与预设安全距离进行比较，如果所述距离小于所述预设安全距离，控制警用无人机进行避让。
本发明的系统还包括车载控制系统10，其包括第一处理器11及与所述第一处理器11电性连接的第一视频采集单元12、显示单元15、GPS定位单元13和第一通讯单元14，所述第一视频采集单元12配置为采集空中警用无人机(未图示)的飞行姿态信息，所述GPS定位单元13配置为实时获取警车的位置信息，所述第一通讯单元14配置为与所述第二通讯单元23建立通讯连接并实时发送所述位置信息，所述第一处理器11至少包括姿态分析单元111，所述姿态分析单元111配置为对所述飞行姿态信息进行图像分析，该图像分析可采用常规的基于计算机视觉算法实现，例如卷积神经网络(CNN)识图算法，并在警用无人机飞行姿态不正常时向所述无人机控制系统20发送返回控制信号；所述显示单元15配置为实时显示所述第二视频采集单元12采集的地面视频信息；
停机坪30，其至少包括能够与所述第二通讯单元23建立通讯连接的第三通讯单元39；其中，所述第二处理器21至少包括路径分析单元211，所述路径分析单元211配置为根据所述位置信息实时更新警用无人机飞行路线。
在一些实施例中，所述停机坪30在预定范围内设置有多个，且所述车载控制系统10还包括气象信息采集单元16，所述气象信息采集单元16配置为通过公共气象接口(例如中国天气网的API)获取天气信息，所述第一处理器11还包括有避险分析单元112，所述避险分析单元112配置为根据所述天气信息及预设天气条件，例如可预设为暴雨、大风或者其他强对流天气作为预设条件，在出现极端天气时，生成避险控制信号，所述无人机控制系统20根据所述避险控制信号，选择最近的停机坪30进行停靠警用无人机。
具体地，可布置在城市内的多个连成网络的停机坪30的具体结构，可示例性的包括支撑架31及用于支撑所述支撑架31的多个支撑杆32，所述支撑架31上设置有便于警用无人机停靠并进行充电的无线充电底板35以及围设在所述无线充电底板35侧边的多个侧板36，多个所述侧板36通过角连接组件38连接为矩形框架。警用无人机可随时停靠在无线充电底板35上进行避险或者充电。而侧板36则作为防护对警用无人机进行保护。
在一些实施例中，作为优选，如图3至图6所示，所述支撑杆32穿过所述支撑架31设置，所述第三通讯单元39设置在所述支撑杆32的顶部，所述支撑杆32的底部设置有固定用的底座34；所述支撑架31上位于所述支撑架31的四角位置，各设置有警用爆闪灯33。警用爆闪灯33可提供一般警示作用。
另外，具体地，所述支撑架31包括相对设置且相互插接的第一侧边311和第二侧边312，所述第一侧边311的两端具有延伸段(图中未标注)，所述支撑杆32穿过所述延伸段设置，所述警用爆闪灯33设置于所述第一侧边311的自由端。进一步地，所述第一侧边311和/或所述第二侧边312为空心管材，所述支撑杆32穿过所述第一侧边311的连接处，设置有插入所述第一侧边311内用于固定所述支撑架31的卡箍组件313，所述警用爆闪灯33设置于所述卡箍组件313外侧。
更具体地，所述卡箍组件313包括穿设在所述第一侧边313内的套环3133以及位于所述套环3133外侧的垫片3132，沿所述第一侧边311轴向设置有穿出所述第一侧边311的固定螺栓3134，所述固定螺栓3134位于所述第一侧边311外的部分穿设有一顶盖3131并与所述警用爆闪灯33连接。
为了便于随时扩展停机坪的尺寸，在本发明中，所述侧板36包括多个侧板单元361，所述角连接组件38对应于多个所述侧板单元361包括有多个角连接件381，每个所述侧板单元361的端部设置有卡槽3611，对应地所述角连接件381上设置有与所述卡槽3611匹配的卡接部38111。而且，每个所述角连接件381包括直角形的连接件本体3811以及通过第一插销3814连接至所述连接件本体381上并用于扩展所述侧板36高度的扩展连接件3813，所述扩展连接件3813上还设置有用于连接相邻的角连接件381的第二插销3815。如图6所示，作为优选，为了提升连接强度，所述连接件本体381与所述扩展连接件3813之间还设置有垫片3132，且所述扩展连接件3813的端部设置有堵头。
当然，以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种警用无人机用的夜间巡视控制系统，包括：
无人机控制系统，其布置于警用无人机上，包括第二处理器及与所述第二处理器电性连接的第二视频采集单元、避障单元和第二通讯单元，所述第二视频采集单元配置为采集地面视频信息，所述避障单元配置为采集无人机周围环境的障碍物信息，所述第二通讯单元配置为建立通讯连接；还包括用于供电的第二电源；
车载控制系统，其包括第一处理器及与所述第一处理器电性连接的第一视频采集单元、显示单元、GPS定位单元和第一通讯单元，所述第一视频采集单元配置为采集空中警用无人机的飞行姿态信息，所述GPS定位单元配置为实时获取警车的位置信息，所述第一通讯单元配置为与所述第二通讯单元建立通讯连接并实时发送所述位置信息，所述第一处理器至少包括姿态分析单元，所述姿态分析单元配置为对所述飞行姿态信息进行图像分析，并在警用无人机飞行姿态不正常时向所述无人机控制系统发送返回控制信号；所述显示单元配置为实时显示所述第二视频采集单元采集的地面视频信息；
多个停机坪，多个所述停机坪部署在城市内形成停机坪网络，每个所述停机坪其至少包括能够与所述第二通讯单元建立通讯连接的第三通讯单元；且每个所述停机坪包括支撑架及用于支撑所述支撑架的多个支撑杆，所述支撑架上设置有便于警用无人机停靠并进行充电的无线充电底板以及围设在所述无线充电底板侧边的多个侧板，多个所述侧板通过角连接组件连接为矩形框架；
其中，所述第二处理器至少包括路径分析单元，所述路径分析单元配置为根据所述位置信息实时更新警用无人机飞行路线。
2.如权利要求1所述的系统，所述停机坪在预定范围内设置有多个，且所述车载控制系统还包括气象信息采集单元，所述气象信息采集单元配置为通过公共气象接口获取天气信息，所述第一处理器还包括有避险分析单元，所述避险分析单元配置为根据所述天气信息及预设天气条件，生成避险控制信号，所述无人机控制系统根据所述避险控制信号，选择最近的停机坪进行停靠。
3.如权利要求1所述的系统，所述避障单元包括红外发射器和红外接收器，所述红外发射器配置为向周围目标发射红外光线，所述红外接收器配置为接收反射回的所述红外光线；所述第二处理器还包括避障分析单元，所述避障分析单元配置为根据反射回的所述红外光线的反射角度的偏移值，判断障碍物距离无人机的距离，并将所述距离与预设安全距离进行比较，如果所述距离小于所述预设安全距离，控制警用无人机进行避让。
4.如权利要求1所述的系统，所述支撑杆穿过所述支撑架设置，所述第三通讯单元设置在所述支撑杆的顶部，所述支撑杆的底部设置有固定用的底座；所述支撑架上位于所述支撑架的四角位置，各设置有警用爆闪灯。
5.如权利要求1所述的系统，所述支撑架包括相对设置且相互插接的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边的两端具有延伸段，所述支撑杆穿过所述延伸段设置，警用爆闪灯设置于所述第一侧边的自由端。
6.如权利要求5所述的系统，所述第一侧边和/或所述第二侧边为空心管材，所述支撑杆穿过所述第一侧边的连接处，设置有插入所述第一侧边内用于固定所述支撑架的卡箍组件，所述警用爆闪灯设置于所述卡箍组件外侧。
7.如权利要求6所述的系统，所述卡箍组件包括穿设在所述第一侧边内的套环以及位于所述套环外侧的垫片，沿所述第一侧边轴向设置有穿出所述第一侧边的固定螺栓，所述固定螺栓位于所述第一侧边外的部分穿设有一顶盖并与所述警用爆闪灯连接。
8.如权利要求1所述的系统，所述侧板包括多个侧板单元，所述角连接组件对应于多个所述侧板单元包括有多个角连接件，每个所述侧板单元的端部设置有卡槽，对应地所述角连接件上设置有与所述卡槽匹配的卡接部。
9.如权利要求8所述的系统，每个所述角连接件包括直角形的连接件本体以及通过第一插销连接至所述连接件本体上并用于扩展所述侧板高度的扩展连接件，所述扩展连接件上还设置有用于连接相邻的角连接件的第二插销。
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