CN206485574U - 一种基于无人机平台的偏远公路救援系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型披露了一种基于无人机平台的偏远公路救援系统，该救援系统使用无人机对偏远公路实施不间断飞行检测，利用无人机上挂载的红外热成像仪检测道路上的车辆和行人，如果检测车辆静止不动，则判断可能车辆出现事故，随即启动监控摄像头拍摄图像上传至公路救援管理中心的无人机地面站，地面站将数据上传至监控系统显示器上，管理人员可以根据视频图像判断该车辆是路边停车休息还是出现事故或者故障，如果是事故或者故障，随即利用无人机GPS定位信息锁定需要救援车辆位置，并派出救援车辆赶赴救援地点。

Description

一种基于无人机平台的偏远公路救援系统

技术领域

本实用新型属于无人机应用技术领域，具体涉及一种基于无人机平台的偏远公路救援系统。

背景技术

中国国土面积很大，拥有各种复杂的地形地势，我国的公路建设也遍及全国各个地方，尤其在新疆西藏等高原地区，或云南广西等山地丛林地区，拥有很多在复杂地形条件下建设的偏远道路，这些偏远道路因为所处地形复杂，往往具有很高的危险性，但同时，由于道路所处地区偏远，很难对这些道路进行全面的监控，而且由于道路地处偏远，拨打救援电话有可能遇到手机无信号等情况的出现，造成很多道路事故或救援需求无法及时的被道路指挥救援中心所获悉，这样制造一种方便快捷的道路救援系统就显得十分的必要。

传统的在公路两侧设置救援电话，或者安装监控摄像头的方式无法对公路实施全面覆盖，设备布设都有很大的间距，对道路救援都有不便，而且在偏远公路，尤其是高原，荒漠上，这些沿线的设备供电还需要专门铺设供电线路，成本高，覆盖面小。

使用无人机系统可以方便地解决这个问题，无人机系统在公路上空巡航，其视野非常辽阔，可以方便的检测某一区域的道路情况，而且无人机飞行速度快，可以在短时间内对整个公路实施全面的监控，而无需在地面布设大量的辅助设备，节约了成本。

无人机使用红外热成像仪可以很方便的检测偏远公路上的车辆行人，因为任何物体都依据温度的不同对外进行电磁波辐射，热红外成像通过对热红外敏感CCD对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。从而判断公路上的物体所属类别。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型披露了一种基于无人机平台的偏远公路救援系统，其特征在于，包括无人机平台和地面控制站两大模块，所述地面控制站设置在公路管理中心，包括安装在PC机上的无人机地面站管理系统软件，所述地面控制站接收无人机回传的现场信息和无人机自身的飞控信息；所述无人机平台在遥控器控制下飞行，或在地面控制站软件控制系统控制下飞行，或通过无人机自驾仪模块进行自主飞行。

优选的，所述无人机平台包括无人机、DSP+FPGA主控制器单元、红外热成像仪、高清摄像头、无人机自驾仪，其中红外热成像仪和高清摄像头均安放在无人机下方的云台上，可以自由转动调节方向；所述FPGA用于路径规划，运动轨迹校准以及无人机控制，而DSP用于摄像头拍摄视频、红外热成像系统的图像传输，视频识别，图像识别算法执行。

优选的，所述无人机自驾仪包括加速度计、磁强计、陀螺仪、高度测量仪、空速测量器、GPS定位系统。

优选的，所述红外热成像仪包括信号转换电路、红外探测器组件、红外镜头，所述红外热成像仪用于公路异常信号检测，判断救援信息。

优选的，所述高清摄像头包括AD转换电路、图像传感器、镜头，所述高清摄像头用于救援信号点附近实时画面的拍摄。

优选的，所述地面控制站包括遥控器、接收机、无人机地面站。

附图说明

图1为本实用新型设计的基于无人机平台的偏远公路救援系统组成结构图。

图2为本实用新型设计的无人机控制系统硬件结构示意图。

附图标记如下：

DSP+FPGA主控制器单元-1、无人机地面控制系统-2、无人机自驾仪-3、无人机-4、红外热成像仪-5、高清摄像头-6、遥控器-7、接收机-8、无人机地面站-9、加速度计-10、磁强计-11、陀螺仪-12、高度测量仪-13、空速测量器-14、GPS定位系统-15、油门-16、副翼-17、升降舵-18、方向舵-19、其它部件-20、AD转换-21、图像传感器-22、镜头-23、信号转换电路-24、红外探测器组件-25、红外镜头-26、PWM接口-27。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型所述的基于无人机平台的偏远公路救援系统做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

图1为本实用新型设计的基于无人机平台的偏远公路救援系统组成结构图。如图1中所示，本实施例中的基于无人机平台的偏远公路救援系统包括无人机平台和地面控制站两大模块，地面控制站设置在公路管理中心，包括安装在PC机上的无人机地面站管理系统软件，该地面控制站接收无人机回传的现场信息和无人机自身的飞控信息，例如，可以显示无人机的飞行高度，飞行速度，位置等飞行信息。如果有可疑的救援信息被无人机检测到后，地面控制站可以接收无人机传回的视频信息，根据视频信息对现场状况进行判断，如果不好甄别，还可以通过地面控制站发送指令中断无人机自动巡航，改为人为控制，对救援信号发出点进行抵近拍摄。

无人机系统根据自驾仪预先做好的路径规划，沿公路上方飞行，其携带的红外热成像仪用于道路救援信号的检测，红外热成像仪根据下方公路上的物体，行人辐射出的热量绘制图像，主控系统判断图像中是否包含异常信息，任何异常状况都会触发高清监控系统的工作，将下方的图像信息回传地面控制站，并将GPS定位位置信息一并回传。

图2为本实用新型设计的无人机控制系统硬件结构示意图，其中DSP+FPGA主控制器单元-1、无人机地面控制系统-2、无人机自驾仪-3、无人机-4、红外热成像仪-5、高清摄像头-6、遥控器-7、接收机-8、无人机地面站-9、加速度计-10、磁强计-11、陀螺仪-12、高度测量仪-13、空速测量器-14、GPS定位系统-15、油门-16、副翼-17、升降舵-18、方向舵-19、其它部件-20、AD转换-21、图像传感器-22、镜头-23、信号转换电路-24、红外探测器组件-25、红外镜头-26、PWM接口-27。

如图2中所示，左半部为地面站控制系统，三种控制方式其中两种包含在这个部分中，一种是使用遥控器来控制无人机飞行，这需要收发机的辅助，遥控器与收发机之间的信号传递采用的是2.4G无线通讯技术。另外一种方式是地面控制站软件控制系统发送指令控制无人机飞行。第三种是无人机按照程序自主飞行，这种控制方式体现在图中央的无人机自驾仪模块上，它包括DSP+FPGA组成的主控制器单元，同时包括可以提供经纬度的GPS模块，可以提供气压高度的高度计，可以提供无人机飞行速度的空速计，以及可以提供无人机飞行姿态的陀螺仪，加速度计，磁强计等。FPGA用于路径规划，运动轨迹校准以及无人机控制，而DSP用于摄像头拍摄视频以及红外热成像系统的图像传输，视频识别，图像识别算法执行等。无人机控制部分包含尾翼，方向舵，副翼，油门，升降舵等，由主控制器的FPGA部分控制。这些敏感元件的输出信号经过滤波，模数转换，限幅，放大等操作后进入主控制器，主控制其通过这些信号判断飞行路线偏差以及飞行姿态。比如通过角速率陀螺进行姿态控制，调节俯仰，翻转，横滚三个轴向的阻尼；通过加速度计，陀螺仪，磁强计计算姿态角，调节副翼和升降舵实现无人机姿态控制；通过高度计，空速计，GPS获取无人机当前的飞行高度，经纬度，速度，来和程序飞行目标点进行比对，从而控制油门，方向舵等调节飞行路线，弥补轨迹误差。

图2下半部所示为无人机携带的检测设备和监控设备，其中红外热成像仪用于公路异常信号检测，判断救援信息，而高清监控摄像头用于救援信号点附近实时画面的拍摄，两者均安放在无人机下方的云台上，可以自由转动调节方向。红外热成像仪包含红外镜头，红外探测器组件，以及信号转换电路，该电路将热量场信息转换为数字图像信息，交由主控制器模块中的DSP运行图像识别算法来判断是否有异常救援信号发出。另外的高清摄像头模块则包含镜头，图像传感器，AD转换电路，将模拟量视频信息转换为数字视频信息，交由主控制器电路通讯控制模块回传至地面站监控系统。

上述对实施例的描述均不是对本实用新型技术方案的限制，因此，本实用新型的保护范围不仅仅局限于上述实施例，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的各种修改和改进，都应视为落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于无人机平台的偏远公路救援系统，其特征在于，包括无人机平台和地面控制站两大模块，所述地面控制站设置在公路管理中心，包括安装在PC机上的无人机地面站管理系统软件，所述地面控制站接收无人机回传的现场信息和无人机自身的飞控信息；所述无人机平台在遥控器控制下飞行，或在地面控制站软件控制系统控制下飞行，或通过无人机自驾仪模块进行自主飞行；

所述无人机平台包括无人机、DSP+FPGA主控制器单元、红外热成像仪、高清摄像头、无人机自驾仪，其中红外热成像仪和高清摄像头均安放在无人机下方的云台上，能够自由转动调节方向；所述FPGA用于路径规划，运动轨迹校准以及无人机控制，而DSP用于摄像头拍摄视频、红外热成像系统的图像传输，视频识别，图像识别算法执行；

所述无人机自驾仪包括加速度计、磁强计、陀螺仪、高度测量仪、空速测量器、GPS定位系统；

所述红外热成像仪包括信号转换电路、红外探测器组件、红外镜头，所述红外热成像仪用于公路异常信号检测，判断救援信息；

所述高清摄像头包括AD转换电路、图像传感器、镜头，所述高清摄像头用于救援信号点附近实时画面的拍摄；

所述地面控制站包括遥控器、接收机、无人机地面站。