CN113286254B - 基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案 - Google Patents

基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案 Download PDF

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Abstract

基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案，其方法在于，通过气压与海拔高度之间的换算关系式得到每隔0.5秒实时的海拔高度值；然后根据0.5秒前后的降落高度差值，计算0.5秒内的平均伞降速度；再根据上报或者记录瞬时速率的时间要求，当前伞降信息的伞降瞬时速度=过去n个0.5s的平均速率之和/0.5n；该方法通过跳伞人员佩戴的腕表内设的Lora技术向中转设备发送信号，再由中转设备向指挥平台传达信息，使得指挥平台在无公网环境下也能实时监控空降时跳伞人员的伞降速度、位置态势信息、异常报警、求救信息等情况，再由指挥平台通过接收到得信息向中转设备下达集结指令或者营救指令，最后中转设备向跳伞人员佩戴的腕表传达指令。

Description

基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案
技术领域
本发明涉及空降远程指挥领域，具体是基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案。
背景技术
跳伞员为了能准确的降落，需要在跳伞前制定下降计划，到达预定的不同高度检查点时，检查是否到达预定位置的上空，滑翔方向是否正确，下降、滑翔速度是否达到预定速度等，从而根据计划进行矫正；为了检查和校正，需要实时监控下降高度、滑翔方向和GPS定位信息，而目前的装备是将独立的罗盘、高度表、GPS等设备通过网络和蓝牙技术，将方向、高度、位置、风速等数据集合在一起，通过手机或者平板作为终端显示导航图表，降落过程中按着实时提醒的方向、速度修正；但是罗盘、高度表、GPS定位设备、平板或手机，这些必须的装备集合而成的跳伞导航板体积太大，使跳伞人员携带非常的不方便且增加了负重；同时在无公网的环境下，后方的指挥平台无法实时监控空降跳伞人员的位置态势信息、伞降速度、异常报警等，无法判定跳伞人员的着陆位置是在水域还是陆地，而影响集结指挥或营救。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案，包括以下步骤：
S1、跳伞人员调整腕表的初始海拔高度值：跳伞出舱前，将腕表设备检测到的海拔值校准为飞行器的海拔值，作为伞降的初始海拔高度值；
S2、通过腕表内的气压传感器进行伞降信息采集：每隔0.5秒采集一次当前气压值；每隔1秒采集一次定位经纬度及方向角信息；
2-1：腕表通过内设的气压与海拔高度之间的换算关系式进行实时计算当前海拔高度值；
S3、使用腕表向中转设备发送信息：腕表通过Lora技术以文本通讯方式将跳伞人员的伞降信息或求救信息发送给领队的手持机或者周围的无人机设备；
S4、中转设备定时向指挥平台传达信息：无人机设备或者领队使用手持机定时通过北斗短报文经北斗通讯卫星将小队所有跳伞人员的伞降信息或求救信息发送到后方的北斗指挥机；
S5、指挥平台接收信息、并实时监控跳伞人员：后方北斗指挥机将接收到的跳伞人员信息发送到指挥平台，实现指挥平台实时监控跳伞人员降落过程中的状态信息；
S6、指挥平台向中转设备下达指令：指挥平台根据收到跳伞人员的伞降信息或求救信息，判断跳伞队人员的实时状态，然后通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将集结指令或营救指令下发到中转设备上；
S7、通过中转设备向跳伞员传达指令：中转设备通过内设Lora技术文本通讯方式将后方指挥平台下发的集结或营救指令发送给跳伞人员，从而实现指挥平台实时指挥和营救。
作为本发明的进一步优选方案，所述伞降信息包括位置经纬度信息、方向角信息、伞降瞬时速度、实时气压值。
作为本发明的进一步优选方案，所述气压与海拔高度之间的换算关系式为：
H＝44300×(1-(P/P0)^(1/5.256))；
其中：
H表示海拔高度；
P表示检测到的当前气压值；
P0表示标准大气压(0℃，101.325kPa)。
作为本发明的进一步优选方案，通过S2步骤得到每隔0.5秒实时的海拔高度值；然后根据0.5秒前后的降落高度差值，计算0.5秒内的平均伞降速度；再根据上报或者记录瞬时速率的时间要求，当前伞降信息的伞降瞬时速度＝过去n个0.5s的平均速率之和/0.5n。
作为本发明的进一步优选方案，所述0.5秒内的平均伞降速度计算公式为：
作为本发明的进一步优选方案，所述中转设备为领队的手持机或者跳伞人员周围的无人机。
作为本发明的进一步优选方案，所述S6步骤中，指挥平台向中转设备下达指令时，当指挥平台通过S5步骤所接收到的伞降信息得知跳伞人员无危险时，且没有接受收到跳伞人员的求救信息时，指挥平台通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将集结指令下发到中转设备上。
作为本发明的进一步优选方案，所述S6步骤中，指挥平台向中转设备下达指令时，当指挥平台通过S5步骤所接收到的伞降信息得知跳伞员降落有危险时，或者指挥平台通过S5步骤接收到跳伞人员的求救信息时，指挥平台通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将营救指令下发到中转设备上。
与现有技术相比，本发明提供了基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案，具备以下有益效果：
该方法通过跳伞人员佩戴的腕表内设的Lora技术向中转设备发送信号，再由中转设备向指挥平台传达信息，使得指挥平台在无公网环境下也能实时监控空降时跳伞人员的伞降速度、位置态势信息、异常报警、求救信息等情况，再由指挥平台通过接收到得信息向中转设备下达集结指令或者营救指令，最后中转设备向跳伞人员佩戴的腕表传达指令，引导跳伞人员降落到预定位置集合，并及时对伞降人员进行指挥和异常情况下的营救。
附图说明
图1为本发明整体流程图；
图2为本发明信息传送流程图；
图3为本发明伞降信息计算流程图；
图4为本发明间隔采集气压值对比流程图；
图5为本发明实测数据表；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方案，包括以下步骤：
S1、跳伞人员调整腕表的初始海拔高度值：跳伞出舱前，将腕表设备检测到的海拔值校准为飞行器的海拔值，作为伞降的初始海拔高度值；
S2、通过腕表内的气压传感器进行伞降信息采集：每隔0.5秒采集一次当前气压值；每隔1秒采集一次定位经纬度及方向角信息；
2-1：腕表通过内设的气压与海拔高度之间的换算关系式进行实时计算当前海拔高度值；
S3、使用腕表向中转设备发送信息：腕表通过Lora技术以文本通讯方式将跳伞人员的伞降信息或求救信息发送给领队的手持机或者周围的无人机设备；
S4、中转设备定时向指挥平台传达信息：无人机设备或者领队使用手持机定时通过北斗短报文经北斗通讯卫星将小队所有跳伞人员的伞降信息或求救信息发送到后方的北斗指挥机；
S5、指挥平台接收信息、并实时监控跳伞人员：后方北斗指挥机将接收到的跳伞人员信息发送到指挥平台，实现指挥平台实时监控跳伞人员降落过程中的状态信息；
S6、指挥平台向中转设备下达指令：指挥平台根据收到跳伞人员的伞降信息或求救信息，判断跳伞队人员的实时状态，然后通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将集结指令或营救指令下发到中转设备上；
S7、通过中转设备向跳伞员传达指令：中转设备通过内设Lora技术文本通讯方式将后方指挥平台下发的集结或营救指令发送给跳伞人员，从而实现指挥平台实时指挥和营救。
作为本发明的进一步优选方案，所述伞降信息包括位置经纬度信息、方向角信息、伞降瞬时速度、实时气压值。
作为本发明的进一步优选方案，所述气压与海拔高度之间的换算关系式为：
H＝44300×(1-(P/P0)^(1/5.256))；
其中：
H表示海拔高度；
P表示检测到的当前气压值；
P0表示标准大气压(0℃，101.325kPa)。
作为本发明的进一步优选方案，通过S2步骤得到每隔0.5秒实时的海拔高度值；然后根据0.5秒前后的降落高度差值，计算0.5秒内的平均伞降速度；再根据上报或者记录瞬时速率的时间要求，当前伞降信息的伞降瞬时速度＝过去n个0.5s的平均速率之和/0.5n。
作为本发明的进一步优选方案，所述0.5秒内的平均伞降速度计算公式为：
作为本发明的进一步优选方案，所述中转设备为领队的手持机或者跳伞人员周围的无人机。
作为本发明的进一步优选方案，所述S6步骤中，指挥平台向中转设备下达指令时，当指挥平台通过S5步骤所接收到的伞降信息得知跳伞人员无危险时，且没有接受收到跳伞人员的求救信息时，指挥平台通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将集结指令下发到中转设备上。
作为本发明的进一步优选方案，所述S6步骤中，指挥平台向中转设备下达指令时，当指挥平台通过S5步骤所接收到的伞降信息得知跳伞员降落有危险时，或者指挥平台通过S5步骤接收到跳伞人员的求救信息时，指挥平台通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将营救指令下发到中转设备上。
作为本发明的一个具体实施例:
当一队5名跳伞队员需要在3000米高空进行跳伞空降时，5名跳伞队员需要在飞行器内对佩戴的腕表进行海拔高度校正，腕表的海拔高度校正为飞行器的海拔高度后，5名跳伞队员按顺序出舱，并实时将各自的定位经纬度信息、伞降速度、大气压值和方向角信息通过腕表内设的Lora技术发送到领队的手持机，然后再由领队将信息反馈到指挥平台，使指挥平台能实时监控5名跳伞队员的下降状态；跳伞队员开伞后，经过滑翔减速后，以6m/s的速度降落，当指挥平台检测到队员A反馈的大气压值瞬间增大了100mar以上，指挥平台根据水上海拔高度与气压之间的关系和水下水深与水压之间的关系，判断出队员A会降落到水域时，平台可以在第一时间通过北斗短报文的通讯方式下发营救指令到领队的手持机，通知领队，同时通知附近水域的船只，及时营救队员A。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，包括以下步骤：
S1、实时监控多名跳伞人员，各跳伞人员调整腕表的初始海拔高度值：跳伞出舱前，将腕表设备检测到的海拔值校准为飞行器的海拔值，作为伞降的初始海拔高度值；
S2、通过腕表内的气压传感器进行伞降信息采集：每隔0.5秒采集一次当前气压值；每隔1秒采集一次定位经纬度及方向角信息；
2-1：每隔0.5秒实时计算当前的海拔高度值，根据0.5秒前后的降落高度差值来计算0.5秒内的平均伞降速度；腕表通过内设的气压与海拔高度之间的换算关系式进行实时计算当前海拔高度值，以根据当前0.5s的瞬时伞降速度、当前的两相邻0.5秒的大气压值差值来确定当前大气压值的瞬间增加量；
S3、使用腕表向中转设备发送信息：腕表通过Lora技术以文本通讯方式将跳伞人员的伞降信息或求救信息发送给领队的手持机或者周围的无人机设备；
S4、中转设备定时向指挥平台传达信息：无人机设备或者领队使用手持机定时通过北斗短报文经北斗通讯卫星将小队所有跳伞人员的伞降信息或求救信息发送到后方的北斗指挥机；
S5、指挥平台接收信息、并实时监控跳伞人员：后方北斗指挥机将接收到的跳伞人员信息发送到指挥平台，实现指挥平台实时监控跳伞人员降落过程中的状态信息，其中，领队将实时接收到的定位经纬度信息、伞降速度、大气压值和方向角信息反馈到指挥平台，使指挥平台能实时监控各跳伞队员的下降状态，当指挥平台检测到队员反馈的大气压值瞬间增大了100mar以上时，指挥平台根据水上海拔高度与气压之间的关系和水下水深与水压之间的关系，判断出跳伞人员会降落到水域；
S6、指挥平台向中转设备下达指令：指挥平台根据收到跳伞人员的伞降信息或求救信息，判断跳伞队人员的实时状态，然后通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将集结指令或营救指令下发到中转设备上；
S7、通过中转设备向跳伞员传达指令：中转设备通过内设的Lora技术文本通讯方式将指挥平台下发的集结或营救指令发送到跳伞人员佩戴的腕表上，从而实现指挥平台实时指挥和营救。
2.根据权利要求1所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，所述伞降信息包括位置经纬度信息、方向角信息、伞降瞬时速度、实时气压值。
3.根据权利要求1所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，所述气压与海拔高度之间的换算关系式为：
H=44300×（1-（P/P0）^（1/5.256））；
其中：
H表示海拔高度；
P表示检测到的当前气压值；
P0表示标准大气压（0℃，101.325kPa）。
4.根据权利要求1所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，根据上报或者记录瞬时速率的时间要求，当前伞降信息的伞降瞬时速度=过去n个0.5s的平均速率之和/0.5n。
5.根据权利要求4所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，所述0.5秒内的平均伞降速度计算公式为：。
6.根据权利要求1所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，所述中转设备为领队的手持机或者跳伞人员周围的无人机。
7.根据权利要求1所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，所述S6步骤中，指挥平台向中转设备下达指令时，当指挥平台通过S5步骤所接收到的伞降信息得知跳伞人员无危险时，且没有接收到跳伞人员的求救信息时，指挥平台通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将集结指令下发到中转设备上。
8.根据权利要求1所述的基于智能手持设备的天地一体搜救系统空降指挥解决方法，其方法在于，所述S6步骤中，指挥平台向中转设备下达指令时，当指挥平台通过S5步骤所接收到的伞降信息得知跳伞员降落有危险时，或者指挥平台通过S5步骤接收到跳伞人员的求救信息时，指挥平台通过北斗指挥机经北斗通讯卫星以短报文的方式将营救指令下发到中转设备上。
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