CN116299450A - 一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机海上救援领域，具体涉及一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统及方法，用于解决现有的无人机海上搜救效率底、难以承受高强度搜救任务的问题，所述方法包括如下步骤：确定救援目标的原始搜救区域；选取遥感卫星，并利用所述遥感卫星获取所述原始搜救区域及周边海域的天气状况和地理信息；根据所述天气状况和所述地理信息，控制台制定彩虹无人机的搜救任务；按照所述搜救任务，所述彩虹无人机携带搜救设备对所述救援目标进行搜救；利用所述彩虹无人机识别所述救援目标并投下救援物资，以及为救援人员对所述救援目标实施救援提供指引。

Description

一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统及方法
技术领域
本发明涉及无人机海上救援领域，尤其是涉及一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统及方法。
背景技术
随着无人机技术的普及和不断发展，其技术已经日渐成熟，优点是成本低、灵活性较高，能够携带特定设备从空中完成任务，极大的提高了工作效率，并使得无人机应用场景越来越丰富，尤其是在救援活动中，由于救援目标往往位于较危险环境，使用无人机帮助救援人员进行搜救能够大大提高救援过程的安全性与救援效率。
现有的使用无人机进行海洋搜救的技术中，往往都是通过单一的传感器来搜索救援目标，但是单一的传感器在对救援目标进行搜索时，效率十分有限，在复杂的海上环境中有效识别救援目标也比较困难，而且由于海上搜救的作业范围一般较大，因而现有的海上搜救无人机没法长时间搜救的问题又进一步限制了搜救的效率，此外，现有技术中也缺乏在短时间内确定比较准确的搜救区域的方法。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统及方法。
本发明的实施例是这样实现的，第一方面，本发明提供了一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统，所述系统包括：
彩虹无人机，所述彩虹无人机用于搜索救援目标；
控制台，所述控制台用于管理所述彩虹无人机信息，制定所述彩虹无人机的搜救任务，以及向所述彩虹无人机发送指令和接收所述彩虹无人机传送的信息；
高光谱数据目标搜索模块，所述高光谱数据目标搜索模块用于拍摄海洋高光谱遥感影像，并利用所述海洋高光谱遥感影像识别所述救援目标；
热红外数据目标搜索模块，所述热红外数据目标搜索模块用于拍摄海洋红外遥感影像，并利用所述海洋红外遥感影像识别所述救援目标；
合成孔径雷达数据目标搜索模块，所述合成孔径雷达数据目标搜索模块用于拍摄海洋SAR遥感影像，并利用所述海洋SAR遥感影像识别和追踪所述救援目标；
数据接入与展示模块，所述数据接入与展示模块用于所述彩虹无人机与所述控制台之间的信息交换。
所述系统通过利用彩虹无人机与多种传感器载荷配合，不仅实现了人机协同全天候智能搜救，而且实现了多元载荷协同搜救，大大提高了海洋搜救效率和成功率。
第二方面，本发明提供了一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，所述方法包括如下步骤：确定救援目标的原始搜救区域；选取遥感卫星，并利用所述遥感卫星获取所述原始搜救区域及周边海域的天气状况和地理信息；根据所述天气状况和所述地理信息，控制台制定彩虹无人机的搜救任务；按照所述搜救任务，所述彩虹无人机携带搜救设备对所述救援目标进行搜救；利用所述彩虹无人机识别所述救援目标并投下救援物资，以及为救援人员对所述救援目标实施救援提供指引。
可选地，所述一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法还包括：若已知所述救援目标的具体位置，则所述救援人员可直接前往救援。
可选地，所述根据所述天气状况和所述地理信息，所述控制台制定彩虹无人机的搜救任务包括如下步骤：
利用所述天气状况和所述地理信息确定最终搜救区域；
根据所述地理信息，建立所述最终搜救区域的二维坐标界面；
根据所述二维坐标界面将所述最终搜救区域划分为多个任务区域并编号；
依照所述任务区域制定所述彩虹无人机的搜寻路线；
对所述彩虹无人机进行编组并输入所述搜寻路线。
可选地，所述利用所述天气状况和所述地理信息确定最终搜救区域包括，根据所述原始搜救区域的边界经度、纬度以及天气状况计算所述最终搜救区域的边界经度和纬度，所述最终搜救区域的边界经度和纬度分别满足如下关系：
Figure BDA0004062274390000031
Figure BDA0004062274390000032
其中，
Figure BDA0004062274390000033
表示所述最终搜救区域的边界上第i个点的经度a1，/>
Figure BDA0004062274390000034
表示所述原始搜救区域的边界上第i个点的经度f1，/>
Figure BDA0004062274390000035
表示所述原始搜救区域中心的经度b1；/>
Figure BDA0004062274390000036
表示所述最终搜救区域的边界上第i个点的纬度a2，/>
Figure BDA0004062274390000037
表示所述原始搜救区域的边界上第i个点的纬度f2，/>
Figure BDA0004062274390000038
表示所述原始搜救区域中心的纬度b2；v表示在确定所述救援目标的原始搜救区域时，所述原始搜救区域的风速，t表示所述彩虹无人机从起飞到所述原始搜救区域中心所需要的时间，P1为所述原始搜救区域在搜救当天之前的七天内雨天所占比例，P2为所述原始搜救区域在搜救当天之前的七天内晴天所占比例，R为所述原始搜救区域中心到所述原始搜救区域的边界上第i个点的距离，111.1为1个经度换算成公里的换算系数。
可选地，所述搜救设备包括搜索设备和救援物资，所述搜索设备至少包括光电搜索吊舱、高光谱成像仪和合成孔径雷达的一种或多种，所述救援物资包括救生衣、便携式鲨鱼驱赶器、通讯器、淡水和食物。
可选地，所述利用所述彩虹无人机识别所述救援目标并投下救援物资，以及为救援人员对所述救援目标实施救援提供指引，包括如下步骤：
根据所述搜寻路线，所述彩虹无人机通过所述搜索设备获取海洋遥感影像，并通过所述遥感卫星与所述救援人员实时共享所述海洋遥感影像和搜索位置；
所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像进行图像识别，确认是否存在所述救援目标；
发现救援目标之后，所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像中的所述救援目标进行突出显示和位置标注，救援人员根据所述突出显示确认是否为所述救援目标；
待确认所述救援目标后，所述彩虹无人机接收投放救援物资的指令，并根据所述指令投放所述救援物资，以及对所述救援目标进行跟踪定位，期间所述彩虹无人机不断向所述救援人员更新所述救援目标的位置信息。
可选地，所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像进行图像识别，确认是否存在所述救援目标还包括：
如果在所述最终搜救区域未发现救援目标，则扩大搜索范围继续搜救。
可选地，所述根据所述搜寻路线，所述彩虹无人机通过所述搜索设备获取海洋遥感影像，并通过所述遥感卫星与救援人员实时共享所述海洋遥感影像和搜索位置包括如下步骤：
利用光电搜索吊舱获取海洋热红外遥感影像，标注获取位置并传送给所述救援人员；
使用高光谱成像仪获取海洋高光谱遥感影像，标注所述获取位置并传送给所述救援人员；
利用合成孔径雷达拍摄海洋SAR遥感影像，标注所述获取位置并传送给所述救援人员。
可选地，所述如果在所述搜救区域未发现救援目标，则扩大搜索范围继续搜救包括如下步骤：
重新划定新的搜救区域，所述新的搜救区域包括所述最终搜救区域；
根据所述地理信息和所述新的搜救区域，建立新的二维坐标界面；
依据所述新的二维坐标界面重新划分新的任务区域并编号；
依照所述新的任务区域制定新的搜寻路线，并将所述新的搜寻路线传输给所述彩虹无人机，所述彩虹无人机即可根据所述新的搜寻路线对所述救援目标进行搜救；
重复上述步骤直至搜索到所述救援目标。
综上所述，本发明所提供的方法通过利用彩虹无人机与多种传感器载荷配合，不仅实现了全天候智能搜救，而且实现了多元载荷协同搜救，大大提高了海洋搜救效率和成功率；同时，在搜救时，本发明提供的方法还考虑到了天气对救援的影响，并根据天气进一步确定搜救区域，节省了搜救时间，因而进一步提高了搜救的成功率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举可选实施例，并配合相关附图作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明实施例的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统组成部分示意图；
图2为本发明实施例的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
需要提前说明的是，在一个可选地实施例当中，除了做出独立的说明之外，其它的在所有公式中出现的相同的符号或字母带表的含义和数值相同。
在一个可选地实施例当中，本发明提供了一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统，包括彩虹无人机A1、控制台A2、高光谱数据目标搜索模块A3、热红外数据目标搜索模块A4、合成孔径雷达数据目标搜索模块A5和数据接入与展示模块A6。
彩虹无人机A1，所述彩虹无人机A1用于搜索救援目标。
具体的，在本实施例当中，所述彩虹无人机A1与所述高光谱数据目标搜索模块A3、所述热红外数据目标搜索模块A4、所述合成孔径雷达数据目标搜索模块A5和所述数据接入与展示模块A6直接接触连接，所述彩虹无人机A1带有救援物资。
控制台A2，所述控制台A2用于管理所述彩虹无人机信息，制定所述彩虹无人机的搜救任务，以及向所述彩虹无人机A1发送指令和接收所述彩虹无人机A1传送的信息。
具体的，在本实施例当中，所述彩虹无人机信息包括设备的管理与调度，工作状态、航行地点和续航时间；救援人员可通过所述控制台A2查询所述彩虹无人机信息以及参与所述搜救任务的制定，并可通过所述控制台A2向所述彩虹无人机A1发送信息。
高光谱数据目标搜索模块A3，所述高光谱数据目标搜索模块A3用于拍摄海洋高光谱遥感影像，并利用所述海洋高光谱遥感影像识别所述救援目标。
热红外数据目标搜索模块A4，所述热红外数据目标搜索模块A4用于拍摄海洋红外遥感影像，并利用所述海洋红外遥感影像识别所述救援目标。
合成孔径雷达数据目标搜索模块A5，所述合成孔径雷达数据目标搜索模块A5用于拍摄海洋SAR遥感影像，并利用所述海洋SAR遥感影像识别和追踪所述救援目标。
数据接入与展示模块A6，所述数据接入与展示模块A6用于所述彩虹无人机A1与所述控制台A2之间的信息交换。
在一个可选地实施例当中，本发明还提供了一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，所述方法适用于本发明所提供的所述一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统，所述方法包括如下步骤：
S1、确定救援目标的原始搜救区域。
具体的，在本实施例当中，当所述救援目标在海上遇险之后，如果所述救援目标自己拥有可用的通讯设备，只需要使用所述通讯设备向救援人员拨打求救电话，并告知自己目前所处的位置等待所述救援人员赶往救援即可，如果所述救援目标不清楚自己所在位置，所述救援人员可以根据求救信号发送位置定位所述救援目标所在位置，然后前往救援。
进一步的，如果所述救援目标遇险之后没有通讯设备，或者有通讯设备但通讯设备不可用，所述救援目标的亲属或者是没有遇险的陪同人员可及时向所所述救援人员报告，所述救援人员在接收到报告之后，可以根据所述亲属或所述陪同人员的报告，确定所述救援目标的失联位置，所述原始搜救区域为以所述失联位置为中心，半径为10公里的圆形区域。
S2、选取遥感卫星，并利用所述遥感卫星获取所述原始搜救区域及周边海域的天气状况和地理信息。
具体的，在本实施例当中，所述救援目标在海上遇险后，会因为天气状况产生移动，例如在海风的影响下，海水波浪会推动所述救援目标向任意方向移动，海风也是对搜救区域影响最大的一点，因此，及时并准确的了解所述救援目标在失联时所述原始搜救区域及周边海域的天气状况是十分重要的，而且这也有利于分析所述救援目标的生存状态，为救援工作的展开提供足够的基础信息，提高搜救效率。
进一步的，除了需要考虑天气对救援的影响，还需要考虑所述原始搜救区域及周边海域的地理情况的影响：一方面，所述失联位置周围可能存在一些海岛或者是凸出水面的礁石，所述救援目标可能会利用所述海岛或者所述礁石避险，因此需要关注；另一方面，所述地理信息包括所述原始搜救区域及周边海域的经纬度特征，所述经纬度特征有利于精细化划分搜救区域，有利于对所述救援目标的搜救有序展开，提高搜救效率。
更为具体的，所述遥感卫星包括北斗三号卫星、海洋一号卫星、海斯二号卫星、风云一号气象卫星和风云三号气象卫星等，在其他可选地实施例当中，所述遥感卫星也可以是其它卫星，在选取时可以根据实际情况选择，在本实施例中就不做具体的限定。
S3、根据所述天气状况和所述地理信息，所述控制台制定彩虹无人机的搜救任务。
在步骤S2中已经说明了所述天气状况和所述地理信息对搜救的影响，因此，在了解所述原始搜救区域及周边海域的天气状况和地理信息的情况下，步骤S3具体又包括如下步骤：
S31、利用所述天气况状和所述地理信息确定最终搜救区域。
具体的，在本实施例中，根据所述原始搜救区域的边界经度、纬度以及天气状况计算所述最终搜救区域的边界经度和纬度，利用所述最终搜救区域的边界经度和纬度即可确认所述最终搜救区域。
所述最终搜救区域的边界经度满足如下关系：
Figure BDA0004062274390000091
其中，
Figure BDA0004062274390000092
表示所述最终搜救区域的边界上第i个点的经度a1，v表示在确定所述救援目标的原始搜救区域时，所述原始搜救区域的风速，t表示所述彩虹无人机从起飞到所述原始搜救区域中心所需要的时间，P1为所述原始搜救区域在搜救当天之前的七天内雨天所占比例，P2为所述原始搜救区域在搜救当天之前的七天内晴天所占比例，/>
Figure BDA0004062274390000093
表示所述原始搜救区域的边界上第i个点的经度f1，/>
Figure BDA0004062274390000094
表示所述原始搜救区域中心的经度b1，R为所述原始搜救区域中心到所述原始搜救区域的边界上第i个点的距离，111.1为1个经度换算成公里的换算系数。
所述最终搜救区域的边界纬度满足如下关系：
Figure BDA0004062274390000095
其中，
Figure BDA0004062274390000096
表示所述最终搜救区域的边界上第i个点的纬度a2，/>
Figure BDA0004062274390000097
表示所述原始搜救区域的边界上第i个点的纬度f2，/>
Figure BDA0004062274390000098
表示所述原始搜救区域中心的纬度b2。
更为具体的，在上述关系式中，所述风速v可通过所述遥感卫星测得，所述时间t可根据所述彩虹无人机的飞行速度、所述述彩虹无人机起飞地点与所述原始搜救区域中心的距离进行简单计算获得，所述距离R为10公里，所述救援人员可向所述控制台手动输入所述风速v、所述时间t，所述距离R、所述原始搜救区域中心经纬度以及P1和P2，同时所述控制台会接收所述遥感卫星获取的所述地理信息，并在所述原始搜救区域的边界上等间隔选取100个点为基础点，也即是说，i的最大值为100，根据所述基础点的经度和纬度以及所述原始搜救区域中心的经度和纬度，所述控制台计算出对应的所述最终搜救区域的边界上100个搜索点的经度和纬度，然后将所述100个搜索点围成的封闭区域作为所述最终搜救区域。
进一步的，在其他可选地实施例当中，还可以根据实际情况选择其它数量的所述基础点和所述距离R，例如所述基础点可以选择200个、300个或者是400个，选择的所述基础点的数量越多，距离R越大，最终得到的所述最终搜救区域越准确，搜救成功的概率越大。
S32、根据所述地理信息，建立所述最终搜救区域的二维坐标界面。
具体的，在本实施例当中，所述控制台以所述原始搜救区域中心为坐标原点，正东方向为x轴正方向，正北方向为y轴正方向建立直角坐标系，所述直角坐标系所在界面即为所述二维坐标界面，所述直角坐标系在坐标轴上以20m为一个间隔，如果在所述最终搜救区域内存在所述海岛和所述礁石，则所述控制台会在所述直角坐标系中对应位置中进行标注。
进一步的，在又一个可选地实施例当中，所述直角坐标系在坐标轴上还可以选择其它距离为一个间隔，所述救援人员可在所述控制台上手动选择，但选择的间隔距离最好不要小于所述彩虹无人机的机身长度，有利于在所述直角坐标系上提高所述彩虹无人机定位的准确性。
更能进一步的，在使用所述直角坐标系的情况下，并没有考虑到地球曲率的变化，在其它可选地实施例当中，为了更加切合实际的地理情况，还可以选择以所述最终搜救区域的经度和纬度建立所述二维坐标界面。
S33、根据所述二维坐标界面将所述最终搜救区域划分为多个任务区域并编号。
具体的，在本实施例当中，根据步骤S32中所建立的二维坐标界面，所述控制台将所述最终搜救区域划分为多个任务区域，为了提高划分效率以及所述彩虹无人机的搜救效率，除了在所述最终搜救区域边界所在的地方，将所述任务区域划分为多个正方形区域，同时，所述任务区域边界上的四个顶点所对应的x轴坐标和y轴坐标都是20的整数倍。
进一步的，在划分好所述任务区域之后，所述控制台对所述任务区域进行编号，以便将不同的所述任务区域分配给不同的所述彩虹无人机，提高所述彩虹无人机的搜救效率。
S34、依照所述任务区域制定所述彩虹无人机的搜寻路线。
具体的，在本实施例当中，在制定所述彩虹无人机的搜寻路线之前需要了解可使用的所述彩虹无人机的数量，然后控制台根据可使用的所述彩虹无人机的数量以及所述任务区域的数量制定所述彩虹无人机的搜寻路线，所述搜寻路线为所述任务区域中心之间的连线。
进一步的，为了在保证搜救效率、提高所述彩虹无人机的使用效率和减小所述彩虹无人机在搜救时的安全隐患，每一架所述彩虹无人机的搜寻路线应该在水平方向上或在垂直于水平的方向上保持足够的距离，所述搜寻路线不平行且不相交。
在其他可选地实施例当中，所述搜寻路线还可以是所述任务区域对角线之间的连线，救援人员还可以根据实际需要通过所述控制台手动设置所述搜寻路线。
S35、对所述彩虹无人机进行编组并输入所述搜寻路线。
具体的，在本实施例当中，对所述彩虹无人机进行编组并分配到不同的所述任务区域，所述彩虹无人机以经过的所述任务区域的编号为代号，以便于所述救援人员通过所述控制台清晰的了解到每架所述彩虹无人机的工作状态、航行地点和续航时间，同时，所述控制台将所述搜寻路线输入对应的所述彩虹无人机中。
S4、按照所述搜救任务，所述彩虹无人机携带搜救设备对所述救援目标进行搜救。
具体的，在本实施例当中，所述彩虹无人机在接收到所述搜寻路线输之后即可携带搜救设备起飞按照所述搜寻路线进入所述任务区域，并开始对所述救援目标进行搜救。
更加具体的，所述救援物资包括救生衣、便携式鲨鱼驱赶器、通讯器、淡水和食物等。
S5、利用所述彩虹无人机识别所述救援目标并投下救援物资，以及为救援人员对所述救援目标实施救援提供指引。
其中，在本实施例当中，步骤S5具体又包括如下步骤：
S51、根据所述搜寻路线，所述彩虹无人机通过所述搜索设备获取海洋遥感影像，并通过所述遥感卫星与所述救援人员实时共享所述海洋遥感影像和搜索位置。
其中，步骤S51具体又包括如下步骤：
S511、利用光电搜索吊舱获取海洋热红外遥感影像，标注获取位置并传送给所述救援人员。
具体的，在利于所述光电搜索吊舱获取所述海洋热红外遥感影像时，不会受到天气和光照的影响，易于发现热目标，能够初步定位所述救援目标。
S512、使用高光谱成像仪获取海洋高光谱遥感影像，标注所述获取位置并传送给所述救援人员。
具体的，所述高光谱遥感影像可对地物进行多维表达，它所提供的每个像元或像元组的连续光谱，能比较客观地反映地物光谱特征以及光谱特征的微弱变化，因此对于从海水中识别出所述救援目标十分有利。
S513、利用合成孔径雷达拍摄海洋SAR遥感影像，标注所述获取位置并传送给所述救援人员。
具体的，所述合成孔径雷达具有全天候、全天时、远距离、分辨率与飞行高度无关等优点，不受雨雪、烟雾、灰尘和夜幕等环境影响，能够远距离快速扫描较大的区域，提供便于直接判读的固定场景图像，有效获取目标轮廓特征。
S52、所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像进行图像识别，确认是否存在所述救援目标。
所述彩虹无人机对所述海洋热红外遥感影像、所述高光谱遥感影像和所述海洋SAR遥感影像进行图像识别，并综合其中的图像特征提供轮廓清晰的海洋遥感影像。
其中，如果在所述最终搜救区域未发现救援目标，则扩大搜索范围继续搜救，具体包括如下步骤：
S521、重新划定新的搜救区域，所述新的搜救区域包括所述最终搜救区域。
在所述彩虹无人机对所述最终搜救区域进行搜索时不排除存在遗漏的地方，或者由于受所述救援目标在海中活动的影响，所述彩虹无人机没有识别到所述救援目标，因此在重新划定所述新的搜救区域时，应将所述最终搜救区域也包括进去，所述新的搜救区域边界也可以通过S31中提供的式子和所述搜索点的经度和纬度进行计算得出，但其中的所述风速v需要重新测量。
S522、根据所述地理信息和所述新的搜救区域，建立新的二维坐标界面。
具体的，此步骤的操作方法在步骤S32中已经说明，因此在此就不做赘述。
S523、依据所述新的二维坐标界面重新划分新的任务区域并编号。
具体的，在步骤S522的基础上，此步骤的操作方法在步骤S33中已经说明，因此在此就不做赘述。
S524、依照所述新的任务区域制定新的搜寻路线，并将所述新的搜寻路线传输给所述彩虹无人机，所述彩虹无人机即可根据所述新的搜寻路线对所述救援目标进行搜救。
具体的，由于所述新的搜救区域较所述最终搜救区域大，因此正在搜救的所述彩虹无人机数量不一定充足，在这种情况下，救援人员可以根据实际需要利用所述控制台派出更多的所述彩虹无人机进行搜救。
重复步骤S521到步骤S524直至搜索到所述救援目标。
S53、发现救援目标之后，所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像中的所述救援目标进行突出显示和位置标注，救援人员根据所述突出显示确认是否为所述救援目标。
S54、待确认所述救援目标后，所述彩虹无人机接收投放救援物资的指令，并根据所述指令投放所述救援物资，以及对所述救援目标进行跟踪定位，期间所述彩虹无人机不断向所述救援人员更新所述救援目标的位置信息。
具体的，在本实施例当中，所述救援人员确认救援目标找到后，即可通过所述控制台向所述彩虹无人机下达投放救援物资的指令，所述彩虹无人机在接收到来自所述控制台的所述指令后，即可向所述救援目标投放所述救援物资，所述彩虹无人机在投放所述救援物资之后，即可开始对所述救援目标进行跟踪定位，并不断向所述救援人员更新所述救援目标的位置信息，所述救援人员根据所述彩虹无人机更新的所述位置信息立即前往救援。
进一步的，在所述救援目标接收到所述救援物资之后，所述救援目标可以使用所述救生衣防止自身下沉溺水，还可以使用所述淡水和所述食物补充体力，同时所述救援人员会通过所述通讯器向所述救援目标发送“正在前往救援”的消息，使所述救援目标保持良好的心态，提高生存的概率，如果附近存在鲨鱼等危险动物，所述救援目标可以使用所述便携式鲨鱼驱赶器对其进行驱赶，在所述救援人员赶到之后，所述彩虹无人机即可返航。
需要说明的是，在一些情况下，在说明书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果，在本实施例当中，所给出的步骤顺序仅仅是为了使实施例看起来更加清晰明了，方便说明，而非对其限制。
综上所述，本发明使用彩虹无人机作为飞行设备，彩虹无人具有优秀的技术指标和可靠的安全性，其最长续航可达30小时、有效载荷达到650公斤、拥有4个任务仓以及超过8个挂载点，并可实现真正的自主起降和智能飞行，因此可以及时起飞并携带大量救援物资在海上长时间搜救，同时，所述彩虹无人机能携带多种传感器载荷，即便在十分恶劣的环境中也能有效、客观、立体探究和还原事物原貌，因而能准确、迅速的发现救援目标，并为救援人员提供准确的位置信息，彩虹无人机与多种传感器载荷的配合，实现了全天候智能搜救和多元载荷协同搜救，而且能快速反应，大大提高了海洋搜救效率和成功率。此外，在彩虹无人机起飞之前，本发明提供的方法就考虑到了天气对搜救区域范围的影响，并根据天气状况进一步确定搜救区域，节省了搜救时间，力求在最短的时间里搜索到救援目标，因而进一步提高了搜救的成功率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统，其特征在于，包括如下步骤：
彩虹无人机，所述彩虹无人机用于搜索救援目标；
控制台，所述控制台用于管理所述彩虹无人机信息，制定所述彩虹无人机的搜救任务，以及向所述彩虹无人机发送指令和接收所述彩虹无人机传送的信息；
高光谱数据目标搜索模块，所述高光谱数据目标搜索模块用于拍摄海洋高光谱遥感影像，并利用所述海洋高光谱遥感影像识别所述救援目标；
热红外数据目标搜索模块，所述热红外数据目标搜索模块用于拍摄海洋红外遥感影像，并利用所述海洋红外遥感影像识别所述救援目标；
合成孔径雷达数据目标搜索模块，所述合成孔径雷达数据目标搜索模块用于拍摄海洋SAR遥感影像，并利用所述海洋SAR遥感影像识别和追踪所述救援目标；
数据接入与展示模块，所述数据接入与展示模块用于所述彩虹无人机与所述控制台之间的信息交换。
2.一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，所述方法适用于权利要求1所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救系统，其特征在于，包括如下步骤：
确定救援目标的原始搜救区域；
选取遥感卫星，并利用所述遥感卫星获取所述原始搜救区域及周边海域的天气状况和地理信息；
根据所述天气状况和所述地理信息，所述控制台制定彩虹无人机的搜救任务；
按照所述搜救任务，所述彩虹无人机携带搜救设备对所述救援目标进行搜救；
利用所述彩虹无人机识别所述救援目标并投下救援物资，以及为救援人员对所述救援目标实施救援提供指引。
3.根据权利要求2所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法还包括：若已知所述救援目标的具体位置，则所述救援人员可直接前往救援。
4.根据权利要求2所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述根据所述天气状况和所述地理信息，所述控制台制定彩虹无人机的搜救任务包括如下步骤：
利用所述天气状况和所述地理信息确定最终搜救区域；
根据所述地理信息，建立所述最终搜救区域的二维坐标界面；
根据所述二维坐标界面将所述最终搜救区域划分为多个任务区域并编号；
依照所述任务区域制定所述彩虹无人机的搜寻路线；
对所述彩虹无人机进行编组并输入所述搜寻路线。
5.根据权利要求4所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述利用所述天气状况和所述地理信息确定最终搜救区域包括，根据所述原始搜救区域的边界经度、纬度以及天气状况计算所述最终搜救区域的边界经度和纬度，所述最终搜救区域的边界经度和纬度分别满足如下关系：
Figure FDA0004062274380000021
Figure FDA0004062274380000022
其中，
Figure FDA0004062274380000023
表示所述最终搜救区域的边界上第i个点的经度a1，/>
Figure FDA0004062274380000024
表示所述原始搜救区域的边界上第i个点的经度f1，/>
Figure FDA0004062274380000025
表示所述原始搜救区域中心的经度b1；/>
Figure FDA0004062274380000026
表示所述最终搜救区域的边界上第i个点的纬度a2，/>
Figure FDA0004062274380000027
表示所述原始搜救区域的边界上第i个点的纬度f2，/>
Figure FDA0004062274380000028
表示所述原始搜救区域中心的纬度b2；v表示在确定所述救援目标的原始搜救区域时，所述原始搜救区域的风速，t表示所述彩虹无人机从起飞到所述原始搜救区域中心所需要的时间，P1为所述原始搜救区域在搜救当天之前的七天内雨天所占比例，P2为所述原始搜救区域在搜救当天之前的七天内晴天所占比例，R为所述原始搜救区域中心到所述原始搜救区域的边界上第i个点的距离，111.1为1个经度换算成公里的换算系数。
6.根据权利要求2所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于：
所述搜救设备包括搜索设备和救援物资，所述搜索设备至少包括光电搜索吊舱、高光谱成像仪和合成孔径雷达的一种或多种，所述救援物资包括救生衣、便携式鲨鱼驱赶器、通讯器、淡水和食物。
7.根据权利要求4所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述利用所述彩虹无人机识别所述救援目标并投下救援物资，以及为救援人员对所述救援目标实施救援提供指引，包括如下步骤：
根据所述搜寻路线，所述彩虹无人机通过所述搜索设备获取海洋遥感影像，并通过所述遥感卫星与所述救援人员实时共享所述海洋遥感影像和搜索位置；
所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像进行图像识别，确认是否存在所述救援目标；
发现救援目标之后，所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像中的所述救援目标进行突出显示和位置标注，救援人员根据所述突出显示确认是否为所述救援目标；
待确认所述救援目标后，所述彩虹无人机接收投放救援物资的指令，并根据所述指令投放所述救援物资，以及对所述救援目标进行跟踪定位，期间所述彩虹无人机不断向所述救援人员更新所述救援目标的位置信息。
8.根据权利要求4所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述彩虹无人机对所述海洋遥感影像进行图像识别，确认是否存在所述救援目标还包括：
如果在所述最终搜救区域未发现救援目标，则扩大搜索范围继续搜救。
9.根据权利要求7所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述根据所述搜寻路线，所述彩虹无人机通过所述搜索设备获取海洋遥感影像，并通过所述遥感卫星与救援人员实时共享所述海洋遥感影像和搜索位置包括如下步骤：
利用光电搜索吊舱获取海洋热红外遥感影像，标注获取位置并传送给所述救援人员；
使用高光谱成像仪获取海洋高光谱遥感影像，标注所述获取位置并传送给所述救援人员；
利用合成孔径雷达拍摄海洋SAR遥感影像，标注所述获取位置并传送给所述救援人员。
10.根据权利要求8所述的一种基于彩虹无人机多源遥感全天候海洋搜救方法，其特征在于，所述如果在所述搜救区域未发现救援目标，则扩大搜索范围继续搜救包括如下步骤：
重新划定新的搜救区域，所述新的搜救区域包括所述最终搜救区域；
根据所述地理信息和所述新的搜救区域，建立新的二维坐标界面；
依据所述新的二维坐标界面重新划分新的任务区域并编号；
依照所述新的任务区域制定新的搜寻路线，并将所述新的搜寻路线传输给所述彩虹无人机，所述彩虹无人机即可根据所述新的搜寻路线对所述救援目标进行搜救；
重复上述步骤直至搜索到所述救援目标。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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