CN208770714U - 用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高层建筑灭火技术领域，尤其涉及一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置。该瞄准装置包括安装在旋翼无人机上的高空探测模块和地面处理模块，高空探测模块和地面处理模块无线电连接。本实用新型利用高空探测模块采集的灭火弹与着火点之间的直线距离参数计算出灭火弹的瞄准点，再利用地面处理模块根据着火点的图像计算出瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，能够精确计算出灭火弹的瞄准点，有利于快速、高效的灭火；高空探测模块和地面处理模块采用3G/4G/WIFI/蓝牙中的任一方式连接，实现空中和地面数据的无线传输，具有传输方式简单、传输速度快的优点。

Description

用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置

技术领域

本实用新型涉及高层建筑灭火技术领域，尤其涉及一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置。

背景技术

现代城市高层建筑普遍，高层建筑消防安全问题也日益突出。对于超高层建筑，一旦发生火灾，在进行外部救援时往往由于消防车臂力长度不够,消防水枪难以到达或供水不足等原因，而造成火势无法及时控制，损失难以减到最小等情况。因此，高层建筑物一旦发生火灾，后果将不堪设想。高层建筑物的火灾扑救，已成为各城市发展过程中面临的严峻考验。以现有的消防灭火手段，已不能适应于我国城市高层楼宇消防灭火的需求。受工作原理和物理极限影响，用于百米以上超高层建筑外部救援的特种消防车辆装备普遍存在车体宽大、展开面积大、供给和保障装备复杂等特点，由此带来诸多受救援现场限制。

随着无人机技术的日趋成熟和航空摄影技术的进一步拓展，我国民用无人机应用领域日益广泛，主要包括摄影测量、应急救灾、公共安全、资源勘探、环境监测、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、林火病虫害防护与监测等。无人机具有重量轻、维护成本低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势，同时采用无人驾驶的方式摆脱了驾驶员自身生理条件的限制，极大降低了操作人员的危险程度，能够完成一般有人机不能完成的任务，使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。

采用无人机携带灭火弹的方式作为一种新的灭火方案，为高层建筑消防提供了一种新的途径。采用无人机实施高程楼宇灭火救援行动是近几年开始研究的课题，虽然灭火弹和无人机的技术都比较成熟，但是现有的采用无人机携带灭火弹的发射系统中，存在灭火弹瞄准点不精准的问题。

因此，急需一种能够精确确定灭火弹瞄准点的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，以解决现有技术中灭火弹系统中存在的灭火弹瞄准点不精准的问题。

本实用新型的一个方面，提供了一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，包括安装在旋翼无人机上的高空探测模块和地面处理模块，高空探测模块包括直线距离参数采集单元、着火点图像采集单元、控制器和空中无线收发单元，地面处理模块包括地面无线收发单元、灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元、瞄准点位置坐标计算单元和显示屏幕，其中，控制器分别与直线距离参数采集单元、图像采集单元、空中无线收发单元电连接，地面无线收发单元与空中无线收发单元无线电连接，地面无线收发单元分别与灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元电连接，瞄准点成像位置计算单元分别与灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点位置坐标计算单元电连接，瞄准点位置坐标计算单元与显示屏幕电连接。

进一步地，高空探测模块还包括电源，电源与直线距离参数采集单元、图像采集单元、控制器和空中无线收发单元电连接。

进一步地，直线距离参数采集单元为雷达测距仪或者红外测距仪或者激光测距仪中的任一。

进一步地，空中无线收发单元和地面无线收发单元采用3G/4G/WIFI/蓝牙中的任一方式连接。

进一步地，地面处理模块包括弹道插值表数据库，弹道插值表数据库与灭火弹瞄准点计算单元电连接。

进一步地，图像采集单元为摄像头。

进一步地，直线距离参数采集单元的型号为SKD-50S。

进一步地，图像采集单元的型号为H1600201704。

进一步地，控制器的型号为C8051F040。

进一步地，显示屏幕的型号为CX530H-NF50。

本实用新型提供的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，与现有技术相比具有以下进步：

(1)利用高空探测模块采集的灭火弹与着火点之间的直线距离参数计算出灭火弹的瞄准点，再利用地面处理模块根据着火点的图像计算出瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，能够精确计算出灭火弹的瞄准点，有利于快速、高效的灭火。

(2)直线距离参数采集单元为雷达测距仪或者红外测距仪或者激光测距仪中的任一，这些测距仪器比较常见、技术成熟，成本较低，易于参数的采集和后续的维护。

(3)空中无线收发单元和地面无线收发单元采用3G/4G/WIFI/蓝牙中的任一方式连接，实现空中和地面数据的无线传输，具有传输方式简单、传输速度快的优点。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例中用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置的器件连接框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本实施例提供了一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置及瞄准方法。

图1示意性示出了本实施例中一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置的器件连接框图。参照图1，本实施例的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，包括安装在旋翼无人机上的高空探测模块，用于采集灭火弹与着火点之间的直线距离参数、着火点的图像，并无线发送至地面处理模块；

地面处理模块，用于接收灭火弹与着火点之间的直线距离参数、着火点的图像，并调取与该直线距离参数对应的灭火弹的下落高度，根据该下落高度和光学标定后的转换关系计算出灭火弹的瞄准点在着火点的图像中的成像位置，将该成像位置进行坐标转化后，得到瞄准点在着火点的图像中的位置坐标，并将该位置坐标显示出来。

其中，高空探测模块安装在旋翼无人机上，除了使用旋翼无人机之外，也可以将高空探测模块安装在具有旋停功能的其他样式的无人机、直升机上，根据具体实施时的具体情况进行自行选择。高空探测模块与地面处理模块无线电连接。

本实施例的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，利用高空探测模块采集的灭火弹与着火点之间的直线距离参数计算出灭火弹的瞄准点，再利用瞄准点位置坐标计算单元根据着火点的图像计算出瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，能够精确计算出灭火弹的瞄准点，有利于快速、高效的灭火。

高空探测模块包括直线距离参数采集单元、着火点图像采集单元、控制器和空中无线收发单元，地面处理模块包括地面无线收发单元、灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元、瞄准点位置坐标计算单元和显示屏幕，其中，

直线距离参数采集单元，用于采集灭火弹与着火点之间的直线距离参数，并发送至控制器；

图像采集单元，用于采集着火点的图像，并发送至控制器；

控制器，用于接收灭火弹与着火点之间的直线距离参数和着火点的图像，并发送至空中无线收发单元；

空中无线收发单元，用于将接收的灭火弹与着火点之间的直线距离参数和着火点的图像发送至地面无线收发单元；

地面无线收发单元，用于将接收的灭火弹与着火点之间的直线距离参数发送至灭火弹瞄准点计算单元，以及将接收的着火点的图像发送至瞄准点成像位置计算单元；

灭火弹瞄准点计算单元，用于接收灭火弹与着火点之间的直线距离参数，并调取预设的弹道插值表中与该直线距离参数对应的灭火弹的下落高度，根据该灭火弹的下落高度计算出灭火弹的瞄准点，并将灭火弹的瞄准点发送至瞄准点成像位置计算单元；

瞄准点成像位置计算单元，用于接收灭火弹的瞄准点和着火点的图像，并利用光学标定后的转换关系计算出灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置，并将灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置发送至瞄准点位置坐标计算单元；

瞄准点位置坐标计算单元，用于将灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置进行坐标转化，得到瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，并将瞄准点在显示屏幕上的位置坐标发送至显示屏幕进行显示。

其中，控制器分别与直线距离参数采集单元、图像采集单元、空中无线收发单元电连接，地面无线收发单元分别与空中无线收发单元、灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元电连接，瞄准点成像位置计算单元分别与灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点位置坐标计算单元电连接，瞄准点位置坐标计算单元与显示屏幕电连接。

本实施例中，高空探测模块还包括电源，用于为直线距离参数采集单元、图像采集单元、控制器和空中无线收发单元供电。电源可以是可充电的锂电池，也可以是镍氢电池，也可以是电池组，根据需要灵活进行选择，提高瞄准装置的适用性。

本实施例中，直线距离参数采集单元为雷达测距仪或者红外测距仪或者激光测距仪中的任一。这几种测距仪的成本较低，易于实现和维护。具体实施时，也可以使用超声波测距仪，也可以使用其他可以实现测量灭火弹与着火点之间距离的测试仪。

本实施例中，空中无线收发单元和地面无线收发单元采用3G/4G/WIFI/蓝牙中的任一方式连接。这几种无线传输方式比较常见，成本较低，能够实现空中和地面数据的无线传输，且具有传输方式简单、传输速度快的优点。具体实施时，也可以采用其他实现无线传输的方式。空中无线收发单元和地面无线收发单元可以均为数字图传系统，安装在旋翼无人机上的数字图传系统和地面上的数字图传系统采用无线协议或标准为IEEE802.11协议、蓝牙技术、HiperLAN标准、TrDA技术或Wi-Fi技术等进行数字、图像数据的互传。

具体实施时，地面处理模块还用于对旋翼无人机进行远程控制，控制的方法为，地面处理模块对空中控制器下发指令，由控制器控制旋翼无人机改变位置、方向等。完成灭火弹对着火点区域的瞄准和发射过程。地面处理模块与旋翼无人机之间的距离优选为2KM-10KM,一般为2KM、4KM、6KM、10KM，根据空中无线收发单元和地面无线收发单元采用的传输方式，地面处理模块与旋翼无人机之间的距离可以适当增加或减少。

本实施例还提供了一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准方法，包括以下步骤：

利用安装在旋翼无人机上的高空探测模块采集灭火弹与着火点之间的直线距离参数和着火点的图像，并无线发送至地面处理模块；

利用地面处理模块接收灭火弹与着火点之间的直线距离参数和着火点的图像，并调取与该直线距离参数对应的灭火弹的下落高度，根据该下落高度和光学标定后的转换关系计算出灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置，将该成像位置进行坐标转化后，得到瞄准点在图像中的位置坐标，并将该位置坐标显示出来。

高空探测模块包括直线距离参数采集单元、着火点图像采集单元、控制器和空中无线收发单元，地面处理模块包括地面无线收发单元、灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元、瞄准点位置坐标计算单元和显示屏幕，其中，

利用直线距离参数采集单元采集灭火弹与着火点之间的直线距离参数，并发送至控制器；

利用图像采集单元采集着火点的图像，并发送至控制器；

利用控制器接收灭火弹与着火点之间的直线距离参数和着火点的图像，并发送至空中无线收发单元；

利用空中无线收发单元将接收的灭火弹与着火点之间的直线距离参数和着火点的图像发送至地面无线收发单元；

利用地面无线收发单元将接收的灭火弹与着火点之间的直线距离参数发送至灭火弹瞄准点计算单元，以及将接收的着火点的图像发送至瞄准点成像位置计算单元；

利用灭火弹瞄准点计算单元接收灭火弹与着火点之间的直线距离参数，并调取预设的弹道插值表中与该直线距离参数对应的灭火弹的下落高度，根据该灭火弹的下落高度计算出灭火弹的瞄准点，并将灭火弹的瞄准点发送至瞄准点成像位置计算单元；

利用瞄准点成像位置计算单元接收灭火弹的瞄准点和着火点的图像，并利用光学标定后的转换关系计算出灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置，并将灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置发送至瞄准点位置坐标计算单元；

利用瞄准点位置坐标计算单元将灭火弹的瞄准点在图像中的成像位置进行坐标转化，得到瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，并将瞄准点在显示屏幕上的位置坐标发送至显示屏幕进行显示。

本实施例的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准方法，利用高空探测模块采集的灭火弹与着火点之间的直线距离参数计算出灭火弹的瞄准点，再利用瞄准点位置坐标计算单元根据着火点的图像计算出瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，能够精确计算出灭火弹的瞄准点，有利于快速、高效的灭火。

本实施例中，高空探测模块还包括电源，用于为直线距离参数采集单元、图像采集单元、控制器和空中无线收发单元供电。电源可以是可充电的锂电池，也可以是镍氢电池，也可以是电池组，根据需要灵活进行选择，提高瞄准装置的适用性。

本实施例中，直线距离参数采集单元为雷达测距仪或者红外测距仪或者激光测距仪中的任一。这几种测距仪的成本较低，易于实现和维护。具体实施时，也可以使用超声波测距仪，也可以使用其他可以实现测量灭火弹与着火点之间距离的测试仪。

本实施例中，空中无线收发单元和地面无线收发单元采用3G/4G/WIFI/蓝牙中的任一方式连接。这几种无线传输方式比较常见，成本较低，能够实现空中和地面数据的无线传输，且具有传输方式简单、传输速度快的优点。具体实施时，也可以采用其他实现无线传输的方式。空中无线收发单元和地面无线收发单元可以均为数字图传系统，安装在旋翼无人机上的数字图传系统和地面上的数字图传系统采用无线协议或标准为IEEE802.11协议、蓝牙技术、HiperLAN标准、TrDA技术或Wi-Fi技术等进行数字、图像数据的互传。

具体实施时，地面处理模块还用于对旋翼无人机进行远程控制，控制的方法为，地面处理模块对空中控制器下发指令，由控制器控制旋翼无人机改变位置、方向等。完成灭火弹对着火点区域的瞄准和发射过程。地面处理模块与旋翼无人机之间的距离优选为2KM-10KM,一般为2KM、4KM、6KM、10KM，根据空中无线收发单元和地面无线收发单元采用的传输方式，地面处理模块与旋翼无人机之间的距离可以适当增加或减少。

本实施例的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置及瞄准方法在具体使用和操作中，可以使用激光测距仪获得灭火弹与着火点之间的直线距离参数，使用带有夜视功能的摄像头采集着火点的图像，根据预设的弹道插值表(距离和下落高度的对应关系)，插值得到下落高度，通过光学标定后的转换关系，计算下落点，即灭火弹的瞄准点在摄像头CCD(电荷耦合器件)成像位置，根据显示屏幕与摄像头CCD之间的转换关系，经过坐标转化后得到瞄准点在显示屏幕上的位置坐标，最后将瞄准点在显示屏幕上显示出来，根据该坐标，可以控制灭火弹的发射。

本实施例的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置及瞄准方法中，直线距离参数采集单元的型号为SKD-50S，着火点图像采集单元的型号为H1600201704，控制器的型号为C8051F040，空中无线收发单元的型号为FlylinkHD+HDMI，地面无线收发单元的型号为Flylink HD+HDMI，灭火弹瞄准点计算单元的型号为STM32F407的开发板，瞄准点成像位置计算单元的型号为STM32F407的开发板，瞄准点位置坐标计算单元的型号为STM32F407的开发板，显示屏幕的型号为CX530H-NF50的工控触摸屏，电源的型号为3300mAh 4S25C。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本实用新型实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本实用新型实施例所必须的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，包括安装在旋翼无人机上的高空探测模块和地面处理模块，高空探测模块包括直线距离参数采集单元、着火点图像采集单元、控制器和空中无线收发单元，地面处理模块包括地面无线收发单元、灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元、瞄准点位置坐标计算单元和显示屏幕，其中，控制器分别与直线距离参数采集单元、图像采集单元、空中无线收发单元电连接，地面无线收发单元与空中无线收发单元无线电连接，地面无线收发单元分别与灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点成像位置计算单元电连接，瞄准点成像位置计算单元分别与灭火弹瞄准点计算单元、瞄准点位置坐标计算单元电连接，瞄准点位置坐标计算单元与显示屏幕电连接。

2.根据权利要求1所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，高空探测模块还包括电源，电源与直线距离参数采集单元、图像采集单元、控制器和空中无线收发单元电连接。

3.根据权利要求2所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，直线距离参数采集单元为雷达测距仪或者红外测距仪或者激光测距仪中的任一。

4.根据权利要求3所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，空中无线收发单元和地面无线收发单元采用3G/4G/WIFI/蓝牙中的任一方式连接。

5.根据权利要求4所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，地面处理模块包括弹道插值表数据库，弹道插值表数据库与灭火弹瞄准点计算单元电连接。

6.根据权利要求5所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，图像采集单元为摄像头。

7.根据权利要求6所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，直线距离参数采集单元的型号为SKD-50S。

8.根据权利要求7所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，图像采集单元的型号为H1600201704。

9.根据权利要求8所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，控制器的型号为C8051F040。

10.根据权利要求9所述的用于旋翼无人机灭火弹系统的瞄准装置，其特征在于，显示屏幕的型号为CX530H-NF50。