CN112758283A - 一种基站式无人机救援系统及救援方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站式无人机救援系统及救援方法，用于野外水域的落水救援。救援系统包括主机，以及分别与主机通信连接的监控模块、基站和无人机，其中，主机用于接收和分析信息数据，控制监控模块、基站和无人机工作；监控模块采用动态捕捉及热成像采集监控区域内的信息数据，并将信息数据传输至主机；基站用于存放和收发无人机，存放并推送救援物资；无人机用于接收主机指令携带救援物资到达指定水域，投放救援物资。监控模块将监控数据传输至主机，分析判断有人落水后控制基站和无人机启动救援，无人机将救援物资送至落水点上方投放，可以缩短第一反应时间，为后续救援人员争取宝贵的机会，又可以稳定住溺水者的情绪，降低二次事故的发生率。

Description

一种基站式无人机救援系统及救援方法

技术领域

本发明涉及水上救援技术领域，具体涉及一种用于野外水域落水的基站式无人机救援系统。

背景技术

无论是国内还是国外，水域灾害事故都较为频发，根据世界卫生组织(WorldHealth Organization)于2014年发表的一项报告统计，全球每年约有37万人死于各种溺水，平均每小时约有42人死于溺水，且绝大部分为24岁以下人群，因此溺水也被列为24岁及以下人群十大意外死亡原因之一。全球每年溺亡事故91％都发生在落后或发展中国家。中国溺水死亡的人数也一直居高不下，根据中华人民共和国国家卫生健康委员会统计，单单在2014年一年间，中国就约有57000人死于溺水，平均每天有高达150人溺亡，且这一数据正在逐年上升，其中约40％为14岁以下儿童，因此也有报道称，溺水已成为青少年的“头号杀手”。

目前，我国大规模装备的救援用无人机，主要应用场景是海上救援，总计有三种类型，第一类是主要凭借浮力运动、无自主动力系统的海上搜救无人机，第二类是具备在高空长时间续航的侦查、搜救及通信用无人机，第三类为装备了货物架、可携带救援物资、具有较大升力的地面效应无人机。针对野外水域例如湖泊、河道等地形较为复杂的场景，上述这些无人机救援系统受限较多，且成本也非常高，无法大范围推广。

发生事故的水域可分为开放水域和平静水域，针对危急情况的救援难度也因溺水人员所在的环境不同而不同，其中发生在郊区或偏远山区的落水事故救援则较为困难，会因为发现目标不及时或救援路途遥远而错过最佳救援时间。郊区或野外，往往缺乏专业救援工具，交通不便利，再加上落水人员常为野游的未成年人，自救能力较差，成功率较低。除此之外，有时施救人员因为溺水者溺水时无意识的挣扎，自身也面临较大的危险，易造成二次事故。

对于频发的野外意外溺水中各种客观因素引起的溺亡事故，目前还没有专门的救援相关系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基站式无人机救援系统，以及救援方法，用于对野外水域进行落水救援，该系统能够对落水情况快速反应，启动救援，为后续救援人员争取宝贵的救援时间窗口，又可以稳定住溺水者的情绪，降低二次事故的发生率。

本发明技术方案详述如下：

一种基站式无人机救援系统，用于野外水域落水救援，包括主机，以及分别与主机通信连接的监控模块、基站和无人机，其中，

所述主机用于接收和分析信息数据，控制监控模块、基站和无人机工作；

所述监控模块采用动态捕捉及热成像采集监控区域内的信息数据，并将信息数据传输至主机；

所述基站用于存放和收发无人机，存放并推送救援物资；

所述无人机用于接收主机指令携带救援物资到达指定水域，投放救援物资。

优选的，上述基站式无人机救援系统中，所述基站包括控制台、无线充电器、起降平台和立体式自动循环货储供应装置，其中，控制台与主机通信连接，立体式自动循环货储供应装置用于存放救援物资，并在控制台的命令下将救援物资推送至无人机下方；起降平台用于在控制台的命令下收发无人机，收起无人机至无线充电器下方自动给无人机进行无线充电。

优选的，上述基站式无人机救援系统中，所述立体式自动循环货储供应装置还包括多个货篮，货篮上设置有光电开关，用于检测货篮中的存货状态，光电开关与控制台通信连接。

优选的，上述基站式无人机救援系统中，所述无人机带有中央控制器，中央控制器内置的程序包括：无人机飞行管理与控制系统、与收发装置对接的数据链系统、与基站和主机对接的发射回收系统、与电源对接的电源系统。

优选的，上述基站式无人机救援系统中，所述无人机下端固定有单向钳式投递卡钳，用于抓取和放开救援物资，单向钳式投递卡钳在中央控制器的命令下工作。

优选的，上述基站式无人机救援系统中，所述救援物资为充气式模块化救援设备，包括本体，本体上设置有开关和气囊出口，本体内设置有触发器和气囊；气囊在本体内为压缩状态，触发器用于触发气囊，使得气囊变为充气状态，气囊在充气状态下为开口的环形结构；气囊充气时，从气囊出口伸出本体；在本体的上方还设置有卡扣。

本发明还提供了一种救援方法，用于野外水域落水救援，是采用以上任一所述的基站式无人机救援系统。

优选的，上述救援方法方法包括以下步骤：

(1)监控模块将采集的监控区域内的信息数据传输至主机；

(2)主机对信息数据进行分析，具体包括：是否有动态物体落水，若是，则调用热成像数据判断该动态物体体表温度是否落入人体体温置信区间，若是，则继续通过机器学习训练算法，从轮廓上判断是否与人类相似，若是，则继续通过机器学习训练算法判断该动态物体运动模式是否符合落水人类的运动模式，若是，则进入步骤(3)；本步骤中任一判断结果若为否，则停止后续判断，重新分析最新传输过来的信息数据；

(3)主机触发报警；

(4)启动救援。

优选的，上述救援方法中，步骤(4)启动救援的具体方法如下：

所述基站接收到主机指令，将救援物质推送至停放的无人机下方，无人机抓取救援物资，基站再将抓取救援物资的无人机推送至基站顶部，无人机在主机导航和控制下飞至落水点上空，降低高度后投递救援物资。

要选的，上述救援方法中，还包括以下步骤：

(5)当主机分析监控模块传输来的最新信息数据判断落水者离开水面后，解除报警，控制无人机返航至基站；当主机判断落水者没有离开水面，则再次进行步骤(4)启动救援；

(6)无人机返航后，基站接收无人机后将其收回并充电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的救援系统通过主机与监控模块、基站、无人机相互配合，可精准地定位，确定落水人员的具体位置和周围环境，做出及时准确的应急措施，即通过无人机抛投救援物资，包括但不限于救生衣、救生圈、绳索、闪光灯等应急设备。该救援系统及其对应的救援方法可以缩短第一反应时间，为后续救援人员争取宝贵的机会，又可以稳定住溺水者的情绪，降低二次事故的发生率。

附图说明

图1为实施例中基站式无人机救援系统整体通信关系示意图；

图2为利用基站式无人机救援系统工作过程及通信关系图；

图3为单向钳式投递卡钳安装在无人机上的整体结构示意图；

图4为充气式模块化救援设备的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为处于充气状态的气囊的结构示意图；

图7为立体式自动循环货储供应装置整体结构示意图；

图8为立体式自动循环货储供应装置整体结构俯视图；

图9为起降平台结构示意图；

图10为支撑台结构示意图；

图11为无线充电器与接货卡槽位置关系示意图；

图12为基站内部部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细解释和说明，以使本领域技术人员能够更好地理解本发明并予以实施。

一种基站式无人机救援系统，包括主机，以及分别与主机通信连接的监控模块、基站和无人机。主机用于接收和分析信息数据，控制监控模块、基站和无人机工作。

一、监控模块

监控模块，主要使用基于计算机视觉(Domputer Vision)的动态捕捉(AutoDynamiD Dapture)和热成像(Thermography)技术来采集监控区域内的信息，并将信息数据传输至主机。

在动态情况下，视频兴趣区的目标捕获，以及相应的对焦转换技术，在多个公众领域都有较为广泛的应用，其中最为常见的就是市面上的监控摄像头，目前大部分厂家生产的摄像头已经普遍具备该功能。

另外，关于热成像技术的应用，目前也有较为完备的市场供需及理论研究，市面上已有大量开源元件可供调试与二次开发。其原理为，自然界中存在的任何物体，只要其温度高于绝对零度(约为零下273.15℃)，其构成的原子和分子就会存在内能与动能，也因此就会向其周围空间传递热量，从而产生热辐射。该辐射严格遵循基尔霍夫定律，与普朗克量子力学所假设的辐射公式相符合。热成像技术是通过非接触式探测器，对研究对象物体的红外辐射能量进行采集，使其辐射能转变为电能，通过信号的相应转换，运用相关软件以及技术，使其能够直观地显示在屏幕等终端设备。

考虑到所监测物体的温度范围(人体体温)，本发明主要针对物体的红外辐射进行采集，并根据温度，区分人和一般野生动物。

二、无人机

无人机用于接收主机指令，携带救援物资到达指定水域，投放救援物资。所述无人机主体部分还带有中央控制器。中央控制器内置的程序包括：无人机飞行管理与控制系统、与收发装置对接的数据链系统、与基站和主机对接的发射回收系统、与电源对接的电源系统，以及其他有必要内置的软件程序。

无人机飞行管理与控制系统对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统，相当于无人机系统的“心脏”部分。飞行管理与控制系统一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

无人机使用比较广泛的是四旋翼无人机，主体部分为金属或塑料制成的悬架，左右两侧各有前后两个、机身共有呈十字形对称的四个旋翼，搭在必备的若干电子器件。分列于机身四角的四个旋翼由独立控制转速的直流无刷电机驱动叶片旋转(相邻的螺旋桨旋转方向相反)，提供飞行的全部动力，直流无刷电机、以及其它电子器件(如必要的GPS定位、气压高度传感器等)均由悬架中隐藏的中央控制器统筹。中央控制器接受主机指令，或自身进行内置程序计算后，通过改变4个电机输入的电平，控制旋翼的转速，借此调整无人机飞行或悬停等状态下的运动方式，实现水平运动(多旋翼可自适应机身姿态)、垂直运动，以及机身俯仰角、水平翻转、水平偏航等模态。

无人机主体部分可直接选用市售成品，本发明为运输救援物资，还在无人机下方固定有单向钳式投递卡钳，用于抓取和放开救援物资，单向钳式投递卡钳在中央控制器的命令下工作。

请参考图3，该单向钳式投递卡钳包括卡钳座A1和安装在卡钳座A1下方的一对卡钳A2。卡钳A2为对称设置的两个卡钳，其之间用于卡住和松开位于物品上的卡扣A7，进而实现对物品的拿起和放下操作。卡钳A2的一端通过转轴A3安装在卡钳座A1上，使得卡钳A2可以围绕转轴A3进行旋转，进而实现卡住和松开操作。

卡钳座A1上还设置有弹簧A4和牵拉电机A5，卡钳A2的两侧分别设置有一个弹簧A4和一个牵拉电机A5，其中，弹簧A4位于卡钳A2的内侧，牵拉电机A5位于卡钳A2的外侧。弹簧4的两端分别连接在卡钳座A1上和卡钳A2的内侧上部上，牵拉电机A5固定在卡钳座A1上，并且其牵引轴连接在卡钳A2的外侧上部上。

上述设置，通过控制牵拉电机A5拉动卡钳A2实现卡钳A2的开启，之后，关闭牵拉电机A5，通过弹簧4的拉力实现卡钳A2的关闭。其中，卡钳处于关闭状态时，弹簧A4处于拉伸状态。卡钳2的内侧设置有卡钳凹槽A6，卡钳凹槽A6的凹槽面与卡扣A7的外表面相匹配，并且在卡钳A2的下端设置有斜面，使得卡钳A2向下移动时，可通过卡扣A7推动斜面进而推开卡钳A2，并在卡扣7进入到卡钳凹槽A6中时，卡钳A2在弹簧A3的拉力作用下复位。

三、救援物资

所述的救援物资可以为救生衣、救生圈、绳索、闪光灯等应急设备，本发明提供了一种充气式模块化救援设备，可以通过按压开关对气囊进行充气，给落水者提供浮力。

请参考图4-6，该充气式模块化救援设备包括本体B1。本体B1上设置有开关B2和气囊出口B3，开关位于本体B1的前方，气囊出口B3为两个，分别位于本体B1的两侧。

在本体B1的上方还设置有卡扣B5，用于与无人机上的卡钳相连接，进而通过无人机实现本救援设备的投放。卡扣B5的外轮廓形状设计成与无人机上的卡钳相匹配。

本体B1内部设置有触发器B6和气囊B4，气囊B4在本体B1中为压缩状态。触发器B6用于触发气囊B4，使得气囊变为充气状态，进而使得气囊B4从气囊出口B3的两端伸出形成为充气状态。具体地，触发器B6为填充有压缩气体的钢瓶，当按动开关时，钢瓶打开，压缩气体进入到气囊B4中并对气囊B4充气，使气囊迅速膨胀以从气囊出口B3伸出本体B1；气囊容量约在10-30L，钢瓶中压缩的气体可以是氮气或二氧化碳。

在充气状态时，气囊B4形成为开口的环形结构，其环形内径可以为60-80Dm，足以环绕在落水者的腰部和腋下，对落水者进行救援。并且，在充气状态下，开关B2和气囊B4分别位于本体B1的前后两侧，便于落水者进行操作。

气囊B4可以采用强度高防水材料制成，优选为TPU尼龙复合布。本体B1上还可以设置有反光条，用于反射太阳光，便于被救援人员发现。本体B1为可拆卸式设计，在使用后，仅需要更换本体B1内部的触发器B6，并且折叠气囊B4，即可以继续使用，以循环利用。

四、基站

基站包括控制台、无线充电器、起降平台和立体式自动循环货储供应装置，其中，控制台与主机通信连接，立体式自动循环货储供应装置用于存放救援物资，并在控制台的命令下将救援物资推送至无人机下方；起降平台用于在控制台的命令下收发无人机，收起无人机至无线充电器下方自动给无人机进行无线充电。其中，立体式自动循环货储供应装置还包括多个货篮，货篮上设置有光电开关，用于检测货篮中的存货状态，光电开关与控制台通信连接。

(一)立体式自动循环货储供应装置

立体式自动循环货储供应装置包括货架、供应机构和主控芯片，其中，货架和供应机构上的电气部件均连接至主控芯片，通过主控芯片对货架和供应机构进行控制作业。

请参考图7-8所述货架为垂直摩天轮结构，包括支撑座C1、传输机构C2和货篮C3。货篮C3可以设置为8个(8舱型)或者6个(6舱型)，或者根据需求增减。传输机构C2安装在支撑座上由支撑座承托固定。传输机构C2包括驱动轴C23和两个互相平行且固定于驱动轴C23两端的轮面C24，每个轮面C24均构造有辐射状伸出的吊杆架，两轮面同一位置的平行吊杆架的端部安装吊杆，货篮C3悬挂在吊杆上，货篮C3的出货口C31方向与轮面垂直，使得出货口C31位置刚好在两个相邻的吊杆架之间。驱动轴C23由电机驱动旋转，带动轮面C24旋转，轮面C24旋转的同时带动其上面悬挂的货篮C3沿圆周方向顺时针或者逆时针移动，将货篮输送至设定的目标位置。本实施例中，目标位置即为接货卡槽C5对应的出货位置。

所述供应机构设置在目标位置(出货位置)，供应机构包括推货直杆C4、接货卡槽C5、连接臂C6、传动臂C7和传动齿轴C8。其中，连接臂和传动臂均为两个，传动臂侧边构造有锯齿。推货直杆C4、连接臂C6和传动臂C7依次垂直连接，接货卡槽C5、另外一个连接臂C6和另外一个传动臂C7依次垂直连接。两个传动臂C7构造有锯齿的一侧对应面向传动齿轴C8，并与传动齿轴C8啮合。推货直杆C4位于出货位置处货篮C3的出货口C31背面，接货卡槽位于出货口C31的正面。当传动齿轴C8转动时，两个传动臂C7带动各自连接的推货直杆C4和接货卡槽C5相向或者相反移动。当一个货篮C3输送至出货位置后，电机停止作业，货篮C3在该档位自动锁死，然后推货直杆C4和接货卡槽C5相向移动，将货篮C3内的货物推至接货卡槽C5，完成出货。之后，推货直杆和接货卡槽相反移动复位，使轮面C24能够继续转动将下一个货篮C3送过来。

每个货篮C3中安装光电开关，当有货物存放时，光电开关被阻断，无货物时，光电开关则接通，以此来监控货架库存。

上述传输机构中驱动轴C23的电机和供应机构中传动齿轴C8的电机均由供货主控芯片控制作业，光电开关也连接至供货主控芯片。各电气部件如电机、供货主控芯片等均由蓄电池提供电力。

该立体式自动循环货储供应装置还设置有操作窗口C9，操作窗口C9优选设置在出货位置对应的轮面的另一侧，对应一个预留的置货位(货篮C3停靠的档位)，用于补货和维修，操作窗口C9处还设置有显示屏C91和操作面板C92，显示屏C91和操作面板C92均与主控芯片电连接，用于显示和控制供应装置运行状态。例如，可以显示货储状态，系统内对各个货篮均有编号，每个货篮均对应一个指示灯在显示屏C91上，当货篮中有货时则以绿色标记显示，无货则以蓝色标记显示，还能通过操作面板进行全局预览所有货篮的空位情况，并自动计算出余货量。

操作窗口C9还供维护人员使用，维护人员每隔一定时长定期检查装置整体工作情况并进行维护，或接到主控芯片系统内置的库存报警(可人为设置余货低于某数值时自动报警)后，通过操作窗口补充库存。

操作窗口C9用于补充库存时，维护人员操作可有两种设置方案，一是每装一件货物，通过操作面板C92手动按下轮转按钮，轮面则旋转至下一货篮C3(货储仓位)，继续装载；二是自动操作，通过操作面板C92按下自动按钮，工作人员每放置一个货物，光电开关被触发，供货主控芯片预设程序判断该货篮已装载，便自动发出指令控制电机驱动驱动轴C23旋转至下一货篮位置。

除了通过在供货主控芯片中预设程序完成自动出货、补货等操作外，还可以添加远程控制端(例如主机)与供货主控芯片通信连接，通过远程控制端查看装置状态及货储情况，控制出货。

(二)起降平台

请参考图9-11，起降平台包括起降架D1、传送架D2和无线充电器D3。其中，起降架D1包括支撑台D11和下方的伸缩杆D12，伸缩杆D12由电机驱动伸缩带动支撑台D11上下移动，此上下移动机构也可以根据需求改为丝杠控制。支撑台D11包括台面D111、导向坡和贯通槽D113，导向坡包括侧面导向坡D112和正面导向坡D114，均凸起于台面D111设置，贯通槽D113贯通台面D111设置且延伸至台面边缘。导向坡的结构优选其横截面呈梯形，贯通槽D113位于梯形结构的对称中心上，增加台面的牢固性，而且贯通槽D113厚度增加，也能够在传送杆上下通过时起到更好的导向作用。

在两侧的侧面导向坡D112的前边有一个正面导向坡D114，三个导向坡将一个高度低于导向坡D112但高于台面D111的小平台D115围绕其中，一方面保证无人机执行任务结束后可以精准地通过导向坡降落在小平台D115上，另一方面用于在支撑台上升时顺利地从连接杆上将无人机承托起来。

所述传送架包括两个并列的传送杆，传送杆的前端对应于贯通槽D113的位置能够穿过贯通槽D113，传送杆由电机驱动沿水平方向伸缩移动，传送杆前端构造有挡头D22用于限定无人机的位置。

所述无线充电器D3安装在传送杆的缩回位的上方。

请参考图12，在实际实施中，为更适应野外环境，以及向无人机提供救援物资，优选还包括接货卡槽C5、货架和外壳D6。

起降架D1、传送架D2、无线充电器D3、接货卡槽C5、货架均设置在外壳D6内部，外壳D6顶部开设升降口，升降口的位置对应于起降架的上方，供支撑台D11升出，升降口设置有盖板D61。外壳D6顶部还安装有太阳能板D7，太阳能板D7连接太阳能电池组件(安装在外壳D6内)，太阳能电池组件与各部分所需电机连接，为电机提供电能。

参见图11，在无线充电器D3的正下方位置设置有立体式自动循环货储供应装置。接货卡槽C5的底部开设通孔，顶出杆C51设置在通孔下方，顶出杆C51通过电机驱动上下移动能够穿过通孔将接货卡槽内的货物向上顶出。接货卡槽C5周边还围设限位挡板C52，用于限制接货卡槽内的货物在固定空间内。

无人机在不使用时，收纳在传送杆的缩回位置，位于无线充电器D3下方，通过无线充电器D3对无人机进行充电。

当需要启动无人机并携带救援物资时，则由立体式自动循环货储供应装置完成救援物资出货至接货卡槽C5内，顶出杆C51将救援物资向上顶出，刚好位于无人机停放充电位置下方，无人机抓取救援物资后通过传送架D2向前传送至起降架D1的顶部，起降架D1的支撑台D11在伸缩杆D12的带动下向上升起，升起过程中传送杆穿过贯通槽D113，无人机携带着救援物资被支撑台的小平台架起，继续上升脱离传送杆，即可启动无人机起飞。

救援结束，无人机回收时，在导向坡的调节作用下，恰好落入小平台D115的位置(无人机会在重力作用下顺着坡度滑到指定位置)后，支撑台下降，下降过程中传送杆穿过贯通槽D113架起无人机，待支撑台下降至完全脱离无人机后，传送杆水平向后缩回至无线充电器D3下方，完成无人机收纳，同时给无人机充电。

整个过程无需人工操作，通过控制各电机可完全机械自动化作业，而各电机的控制既可以通过预设程序根据接收的信号自动启动完成，也可以通过远程操作的方式完成。

外壳D6(机库)可以使用特种有机材料，野外建设寿命长，另外本身出入口均有遮挡设计的盖板D61，不受雨雪大风天气影响机库内部器械。且一座机库(基站)标准化配备五架无人机，两个无人机升降出口以保证救援饱和度。两架无人机放置在传送架上，另外三架放在机库内保存，当服役无人机损坏时，可直接人工更换上保存的备用无人机。

救援方法：

在河道两岸一定距离内部署无人机基站，依托无人机的救援系统，有望在理想时间内实现救援，不仅能达到无人化先行救援，还能自动联网、报警备案，提供时间、地理位置等信息，大幅度提升落水人员获救可能性，将人民的生命财产损失降低到最小。

(1)监控模块将采集的监控区域内的信息数据传输至主机。

通过监控模块对水面进行监控，利用动态追踪监控有物体进入水面区域(即落水)，用热成像技术监测物体体表温度数据。

(2)主机对信息数据进行分析，具体包括：是否有动态物体落水，若是，则调用热成像数据判断该动态物体体表温度是否落入人体体温置信区间，若是，则继续通过机器学习训练算法，从轮廓上判断是否与人类相似，若是，则继续通过机器学习训练算法判断该动态物体运动模式是否符合落水人类的运动模式，若是，则进入步骤(3)；本步骤中任一判断结果若为否，则停止后续判断，重新分析最新传输过来的信息数据。

其中，人体体温置信区间优选使用经过环境因素拟合后的置信区间。

对于从轮廓上判断是否与人类相似，以及判断该动态物体运动模式是否符合落水人类的运动模式的判断过程中，可以通过计算机视觉识别，并采集该动态物体关键帧对识别算法进行优化训练，当单纯视觉识别无法判断时，还可以根据图像捕捉点加入动作识别方法。

(3)主机触发报警。拉响警报以后，能够吸引周围人群注意到落水者。

(4)启动救援。主机向基站发送命令，基站控制救援物资进入无人机抓取范围内，无人机抓取救援物资后被送至基站的升降口顶部，无人机在主机导航和控制下飞至落水点上空，降低高度后投递救援物资。例如，投放充气式模块化救援设备。

(5)当主机分析监控模块传输来的最新信息数据判断落水者离开水面后，解除报警，自动向警方备案(在主机与警方通信连接的情况下)，控制无人机返航至基站；当主机判断落水者没有离开水面，则再次进行步骤(4)启动救援。

(6)无人机返航后，基站接收无人机后将其收回并充电。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基站式无人机救援系统，用于野外水域落水救援，其特征在于，包括主机，以及分别与主机通信连接的监控模块、基站和无人机，其中，

所述主机用于接收和分析信息数据，控制监控模块、基站和无人机工作；

所述监控模块采用动态捕捉及热成像采集监控区域内的信息数据，并将信息数据传输至主机；

所述基站用于存放和收发无人机，存放并推送救援物资；

所述无人机用于接收主机指令携带救援物资到达指定水域，投放救援物资。

2.根据权利要求1所述的基站式无人机救援系统，其特征在于，所述基站包括控制台、无线充电器、起降平台和立体式自动循环货储供应装置，其中，控制台与主机通信连接，立体式自动循环货储供应装置用于存放救援物资，并在控制台的命令下将救援物资推送至无人机下方；起降平台用于在控制台的命令下收发无人机，收起无人机至无线充电器下方自动给无人机进行无线充电。

3.根据权利要求2所述的基站式无人机救援系统，其特征在于，所述立体式自动循环货储供应装置还包括多个货篮，货篮上设置有光电开关，用于检测货篮中的存货状态，光电开关与控制台通信连接。

4.根据权利要求1所述的基站式无人机救援系统，其特征在于，所述无人机带有中央控制器，中央控制器内置的程序包括：无人机飞行管理与控制系统、与收发装置对接的数据链系统、与基站和主机对接的发射回收系统、与电源对接的电源系统。

5.根据权利要求4所述的基站式无人机救援系统，其特征在于，所述无人机下端固定有单向钳式投递卡钳，用于抓取和放开救援物资，单向钳式投递卡钳在中央控制器的命令下工作。

6.根据权利要求1所述的基站式无人机救援系统，其特征在于，所述救援物资为充气式模块化救援设备，包括本体，本体上设置有开关和气囊出口，本体内设置有触发器和气囊；气囊在本体内为压缩状态，触发器用于触发气囊，使得气囊变为充气状态，气囊在充气状态下为开口的环形结构；气囊充气时，从气囊出口伸出本体；在本体的上方还设置有卡扣。

7.一种救援方法，用于野外水域落水救援，其特征在于，采用权利要1～5任一所述的基站式无人机救援系统。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)监控模块将采集的监控区域内的信息数据传输至主机；

(2)主机对信息数据进行分析，具体包括：是否有动态物体落水，若是，则调用热成像数据判断该动态物体体表温度是否落入人体体温置信区间，若是，则继续通过机器学习训练算法，从轮廓上判断是否与人类相似，若是，则继续通过机器学习训练算法判断该动态物体运动模式是否符合落水人类的运动模式，若是，则进入步骤(3)；本步骤中任一判断结果若为否，则停止后续判断，重新分析最新传输过来的信息数据；

(3)主机触发报警；

(4)启动救援。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(4)启动救援的具体方法如下：

所述基站接收到主机指令，将救援物质推送至停放的无人机下方，无人机抓取救援物资，基站再将抓取救援物资的无人机推送至基站顶部，无人机在主机导航和控制下飞至落水点上空，降低高度后投递救援物资。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

(5)当主机分析监控模块传输来的最新信息数据判断落水者离开水面后，解除报警，控制无人机返航至基站；当主机判断落水者没有离开水面，则再次进行步骤(4)启动救援；

(6)无人机返航后，基站接收无人机后将其收回并充电。

Images