PT104558A - Sistema de vigilância e resgate - Google Patents

Abstract

DIVULGA-SE UM SISTEMA DE VIGILÂNCIA COMPREENDENDO, PELO MENOS, UM MEIO (3) DE VIGILÂNCIA E ALERTA, PARA A DETECÇÃO E ALERTA DE SITUAÇÕES DE POTENCIAL RISCO; UM MEIO (4) DE ACCIONAMENTO, PARA A DISCRIMINAÇÃO DE SITUAÇÕES DE PERIGO E LANÇAMENTO DE OPERAÇÕES DE RESGATE E UM MEIO (1, 6) DE RESGATE AUTOMATIZADO; EM QUE OS REFERIDOS MEIOS INTERAGEM UNS COM OS OUTROS POR INTERMÉDIO DE UM MEIO DE COMUNICAÇÃO. NUMA FORMA DE REALIZAÇÃO, OS MEIOS (1, 6) DE RESGATE AUTOMATIZADO SÃO VEÍCULOS (1) AUTÓNOMOS DE SUPERFÍCIE E VEÍCULOS (6) AUTÓNOMOS AÉREOS, SENDO QUE O SISTEMA TAMBÉM CONTEMPLA A PRESENÇA DE BASES (2) DE DOCAGEM PARA OS VEÍCULOS (1) AUTÓNOMOS DE SUPERFÍCIE. O SISTEMA PERMITE UMA DETECÇÃO PRECOCE DE NÁUFRAGOS (7), ASSIM COMO A REALIZAÇÃO DE UMA PRIMEIRA INTERVENÇÃO DE RESGATE EM CONDIÇÕES INADEQUADAS À INTERVENÇÃO HUMANA E DE MODO RÁPIDO E SEGURO. SÃO EXEMPLOS DE APLICAÇÃO, O SOCORRO A NÁUFRAGOS EM PRAIAS OU EM MAR ALTO.

Description

DESCRIÇÃO "SISTEMA DE VIGILÂNCIA E RESGATE"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema de vigilância e resgate baseado na integração de meios de vigilância e alerta, meios de accionamento e meios de resgate, tendo em vista, por exemplo, uma detecção precoce de náufragos e/ou banhistas em zonas balneares assim como uma primeira intervenção de salvamento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A crescente utilização de meios aquáticos para actividades profissionais, recreativas e de lazer, em particular o mar, praias, lagos e rios, tem resultado determinado no aumento do número de naufrágios cujas consequências resultam, frequentemente, em perdas de vidas humanas. Além disso, quando ocorre um acidente fatal, existe por vezes uma grande dificuldade na recuperação da vitima.

Normalmente, os acidentes fatais ocorrem: • Na faixa costeira, com embarcações de pequena dimensão, que por falha mecânica ou alterações das condições de mar, são incapazes de sair pelos seus próprios meios da zona da rebentação, acabando por encalhar e naufragar. 1 • Na praia, aquando de um banho de mar, em que os seus utilizadores são incapazes de voltar à praia pelos seus próprios meios. • Em mar aberto, em situações que decorrem de alterações meteorológicas bruscas e inesperadas, não estando algumas embarcações preparadas para as condições de mar associadas às intempéries.

Nas situações indicadas, os meios de salvamento tradicionais têm dificuldade de operar. As caracteristicas do mar nas zonas costeiras, em que a morfologia promove a existência de fortes correntes e ondulação, que associadas à baixa profundidade limitam a operacionalidade de meios de salvamento adequados.

Por outro lado, em alto mar, com situações meteorológicas adversas, as condições de mar são de tal ordem que, mesmo identificado e localizado o náufrago, o acesso, a aproximação e o resgate ficam muitas vezes inviabilizados.

No caso de naufrágios de banhistas em instâncias balneares, estes ocorrem devido a dificuldades na detecção do acidente e/ou ao tempo excessivo que decorre entre a detecção e o resgate.

Estas situações têm todas em comum a necessidade de um acesso rápido e eficaz ao náufrago, durante as 24 horas do dia. Como se sabe, em muitas ocasiões, este acesso não se verifica com os meios tradicionais de salvamento, uma vez que a redução de visibilidade determina a suspensão das missões de resgate. 2 A seguir descrevem-se sucintamente sistemas, dispositivos e métodos do estado da técnica considerados como sendo próximos da presente invenção. 0 Pedido de Patente Europeia EP 2071353 A2 divulga um sistema e método para rastreio autónomo e vigilância de um alvo a partir de um veículo aéreo. A Patente Romena RO 122326 Bl divulga um sistema e método de comunicações e controlo para aplicações civis e militares. O sistema inclui plataformas aéreas não-tripuladas para missões de voo e estação em terra. O Pedido de Patente Americana US 2007284474 Al divulga um sistema de controlo sem-fios para veículos aéreos não-tripulados e acesso a dados de vigilância. O Pedido de Patente Singapurense SG 152107 Al divulga um veículo aéreo não-tripulado dotado de um receptor-transmissor, para comunicação com um operador de busca e salvamento, e dotado de material de sobrevivência para subsistência de náufragos até à chegada de um grupo de resgate. A Patente Russa RU 2223803 Cl divulga um método de detecção de pessoas em locais de difícil acesso. O método envolve a utilização de aeronaves não-tripuladas para fornecimento de cargas após localização das pessoas. O Pedido de Patente Europeia EP 1857768 A2 divulga um sistema e método para planificação de rotas de busca. 3

De acordo com o exposto, estão contemplados no estado da técnica alguns dispositivos e sistemas próximos do campo da presente invenção, mas nenhum divulga a integração conjunta de meios de resgate aéreos e/ou de superfície num sistema de vigilância e resgate. Além disso, também não divulgam a utilização de meios de resgate para o resgate imediato dos náufragos, mas sim para apoio aos últimos enquanto não chegam as equipas de resgate.

Assim, existe a necessidade de um sistema que permita resolver os problemas descritos, aumentando significativamente a taxa de sucesso e segurança nas operações de busca e resgate, independentemente do momento da ocorrência e das condições de mar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO 0 sistema da presente invenção divulga um sistema de vigilância e resgate que, surpreendentemente, permite resolver os problemas de técnica anterior associados à segurança e eficácia de operações de busca e resgate. 0 sistema de vigilância e resgate da invenção é caracterizado por compreender, pelo menos: • um meio de vigilância e alerta, para a detecção e alerta de situações de potencial risco; • um meio de accionamento, para a discriminação de situações de perigo e lançamento de operações de resgate e 4 um meio de resgate automatizado; em que os referidos meios interagem uns com os outros por intermédio de um meio de comunicação.

Num aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de vigilância e alerta ser seleccionado do grupo consistindo em estações ou bases de docagem, plataformas, torres de detecção, veículos autónomos e suas combinações.

Num outro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de vigilância e alerta ser, pelo menos, um operador humano.

Ainda num outro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de accionamento ser, pelo menos, um operador humano.

Noutro outro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de resgate ser, pelo menos, um veículo autónomo.

Num outro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de vigilância e alerta incluir subsistemas de detecção termográficos e/ou de luz visível seleccionados do grupo consistindo em câmaras, sensores de imagem e suas combinações.

Ainda noutro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de accionamento incluir, pelo menos, uma interface de operação móvel. 5

Num outro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por o meio de resgate incluir subsistemas de detecção termográficos e/ou de luz visivel seleccionados do grupo consistindo em câmaras, sensores de imagem e suas combinações.

Num aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por compreender ainda uma consola remota de monitorização, configuração e análise.

Ainda num outro aspecto da invenção, o sistema é caracterizado por compreender, pelo menos: • um meio de vigilância e alerta para apoio a operações de resgate, • uma interface de operação móvel, • uma consola remota de monitorização, configuração e análise do sistema, • um veiculo autónomo de superfície (VAS), • uma base de docagem para veículos autónomos, • um veiculo aéreo não-tripulado de apoio a busca e resgate.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As figuras anexas representam exemplos ilustrativos, não limitativos, do funcionamento do sistema da presente invenção, em que: 6 A Fig. 1 mostra de modo esquemático uma forma de realização da invenção, cuja aplicação se destina a vigilância e salvamento em praias. A Fig. 2 mostra de modo esquemático uma forma de realização da invenção, cuja aplicação se destina a vigilância e salvamento em mar aberto.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção permite a integração e complementaridade de meios de vigilância e socorro, divulgando uma cadeia de alarme, comando e resgate. A invenção compreende, pelo menos: - um meio de vigilância e alerta, para a detecção e alerta de situações de potencial risco. Este meio de vigilância consiste, por exemplo, em estações ou bases de docagem, plataformas, torres de detecção, veículos autónomos e operadores humanos, para detecção e localização de entidades tais como pessoas, animais, objectos e outros, através de mecanismos de geo-referenciação e navegação inercial, recorrendo a subsistemas de detecção, tais como, por exemplo, câmaras de espectro visível, de infra-vermelho, sensores de elevada gama dinâmica e suas combinações; um meio de accionamento, para a discriminação de situações de perigo e lançamento de operações de resgate das referidas entidades. 0 meio de accionamento pode ser 7 um operador humano ou um operador automatizado, dotados de uma interface de operação, eventualmente móvel, para accionamento dos meios de resgate com base em diversos factores, tais como a localização da entidade, a localização dos meios de resgate e os meios humanos operacionais; e - um meio de resgate automatizado, para recuperar ou apoiar o resgate de entidades. Este meio pode ser um veiculo autónomo que presta o primeiro auxilio a eventuais vitimas, por exemplo transportando-as para um local de recolha seguro. 0 meio de resgate também pode incluir subsistemas de detecção passivos seleccionados do grupo consistindo em câmaras de espectro visível, de infravermelho, sensores "High Dynamic Range" e suas combinações.

De um modo geral, o funcionamento do sistema da presente invenção compreende uma interacção entre os seus diferentes componentes, em que, por exemplo, o meio de vigilância e alerta, ao detectar a presença de um corpo numa determinada área de sua jurisdição, envia um sinal de alerta para o meio de accionamento que, por sua vez, toma a decisão de accionar (ou não accionar) o meio de resgate com base em critérios de avaliação predefinidos. Após accionamento, o meio de resgate procede à recuperação ou apoio a resgate da(s) entidades(s) em causa.

Numa forma de realização da presente invenção, o meio de resgate é um Veículo Autónomo de Superfície (daqui em diante designado por VAS) que integra ainda o meio de vigilância. Neste caso, a título exemplificativo, um VAS desloca-se numa determinada área a vigiar, com funções de vigilância e em comunicação com um meio de accionamento, por exemplo um operador humano. Por sua vez, o operador identifica a(s) situação(ões) comunicada(s) e acciona (ou não) o mesmo VAS e/ou, eventualmente, outro (s) VAS, para a respectiva acção de resgate. No caso de existirem mais do que um VAS, estes podem realizar as funções referidas em diferentes áreas predefinidas.

Se o meio de vigilância for distinto do meio de resgate, o meio de vigilância é uma plataforma ou torre de vigilância vigiando, por exemplo, uma determinada zona de praia. Neste caso, o(s) VAS poderá(ão) ser apenas meio(s) de resgate.

Num outro caso, combinam-se, simultaneamente, meios de vigilância fixos e meios de resgate integrando meios de vigilância complementares. Esta situação particular permite dotar o sistema da invenção de uma grande versatilidade e maior alcance, uma vez que a necessária mobilidade dos meios de resgate permite agilizar o sistema quando aqueles integram meios de vigilância. Ou seja, neste caso podem ser cobertas áreas muito maiores de modo coordenado e organizado.

Para assegurar a interacção entre os meios anteriormente referidos, deverá existir, pelo menos, um meio de comunicação entre eles, de modo a assegurar a troca de informação que permita a operacionalidade do sistema da invenção. 0 meio de comunicação pode ser qualquer meio de comunicação adequado. 0 presente sistema permite, por um lado, que em zonas balneares estruturadas se realizem tarefas de vigilância automática, reduzindo a necessidade de meios humanos, aumentando 9 a área de cobertura e reduzindo o tempo de detecção de situações de risco. Por outro lado, integra meios de apoio e intervenção rápida, permitindo a operação de resgate com tempos de resposta reduzidos e o apoio a operações de resgate efectuadas por meios convencionais. 0 presente sistema também pode ser utilizado para tarefas de vigilância remota e primeira intervenção em áreas costeiras fora de zonas balneares especificas, assim como para apoio de segurança a actividades humanas em ambiente aquático. 0 sistema consiste na integração de um conjunto de subsistemas robóticos autónomos com capacidade de detecção e intervenção autónoma e coordenada com infra-estruturas de suporte de comunicações e com meios fixos de vigilância capazes de autonomia, pelo menos parcial, na detecção de situações de risco e consequente integração no dispositivo convencional de busca e resgate. A invenção divulga não apenas um VAS ou uma torre de vigilância remota automatizada, mas um sistema integrado que, pela sua constituição e interligação, permite uma redução de risco, por exemplo de acidente balnear, bem como uma eficácia acrescida no resgate com uma redução significativa do tempo de intervenção.

Numa forma de realização, o sistema da invenção compreende, pelo menos: 1. um meio de vigilância e alerta para apoio a operações de resgate, 2. uma interface de operação móvel, 10 3. uma consola remota de monitorização, configuração e análise do sistema, 4. um veiculo autónomo de superfície (VAS), 5. uma base de docagem para veículos autónomos, 6. um veiculo aéreo não-tripulado de apoio a busca e resgate. A seguir descrevem-se em pormenor os elementos constituintes da forma de realização anterior do sistema da presente invenção. 1- Meio automático de vigilância e alerta de situações de potencial risco para apoio a operações de resgate 0 meio automático de vigilância e alerta de situações de risco serve de interface de comunicações entre operadores (locais, nadadores salvadores e operadores remotos) e os outros componentes do sistema da invenção, permitindo aos VAS o posicionamento na zona de risco. Este meio de detecção automático recorre ao processamento por computador em tempo real de imagens termográficas e no espectro visível com a respectiva localização dos alvos identificados.

Este meio de vigilância, serve de suporte a operações em terra e compreende, pelo menos, um conjunto de câmaras e sensores de imagem termográficos (espectro infravermelho) e de luz visível; um subsistema de processamento computacional; um conjunto de actuadores mecânicos permitindo a orientação das câmaras segundo dois eixos ("pan & tilt"); dispositivos de comunicações integrados no subsistema global de comunicações (por cabo e sem-fios) bem como todo o software necessário para o 11 controlo das câmaras, processamento de imagem e registo de ocorrências.

De um modo preferido, os elementos anteriores estão instalados em torres de vigia, de modo a que as câmaras termográficas e de espectro visivel possam abranger parte da área de interesse. A imagem recolhida é processada automaticamente de forma a detectar situações de risco. Estas podem ser parametrizadas pela presença de corpos na água em zonas de risco ou pela dinâmica na imagem. A utilização de imagens termográficas permite uma maior discriminação na detecção e mesmo a operação automática durante a noite.

Os dados são processados nos subsistemas computacionais locais, sendo emitidos alarmes em condições pré-configuradas. Estes alarmes, para além de integrados no subsistema global de comunicações e controlo, podem ser enviados para operadores de resgate e entidades responsáveis, por exemplo, via telemóvel, com informação relevante, como a geo-localização de incidente, e imagem real e processada do mesmo. A informação recolhida também pode ser utilizada no apoio à navegação de veículos robóticos autónomos. 2- Interface de operação móvel

A interface móvel do sistema da invenção está integrada no meio de accionamento do sistema da invenção e consiste num dispositivo computacional portátil com as necessárias interfaces de operação (interfaces gráficas e hardware de interacção) permitindo uma interacção local com o sistema da invenção. A 12 referida interface que, de um modo preferido, deverá ser à prova de água e choque, disponibiliza informação de alarmes, localização de possíveis situações de perigo, imagens/video da câmara termográfica da torre de vigia, do veículo autónomo aéreo e do VAS e permite a tomada de decisões e controlo dos veículos robóticos (de superfície e aéreos). 0 terminal móvel de operação possuí meios de comunicação via rádio com os restantes sistemas, nomeadamente através de comunicações wifi e de rede celular estruturada, permitindo a transformação bidireccional de informação.

Diferentes aspectos particulares podem variar desde o simples formato de PDA/"SmartPhone" com software de interface adequado, a sistemas compostos envolvendo, para além da interface gráfica/ecrã táctil e processador computacional, pequenos dispositivos de interface homem-máquina, tais como, por exemplo alavancas de comando. 3- Consola remota de monitorização, configuração e análise do sistema A consola remota de monitorização, configuração e controlo do sistema da invenção tem como função o controlo global do sistema e, adicionalmente, agrupa as funcionalidades de registo de informação (armazenamento de dados) bem como a interface do sistema com o exterior, permitindo, nomeadamente, o acesso remoto via internet. Este meio, para além de constituir uma consola de operação, consiste no centro computacional de supervisão global, incluindo capacidade de armazenamento de informação adequada; terminal gráfico de interface com o 13 operador e subsistema de comunicações (antenas e rádios de comunicação com os diferentes subsistemas móveis da invenção e comunicações fixas com o exterior, acesso Internet e modem de redes celulares de comunicação). A consola de monitorização e controlo pode ser instalada em qualquer infra-estrutura adequada (desde torre de viqia, a instalações fixas associadas aos meios convencionais de vigilância e salvamento). Permite o controlo de todos os subsistemas fixos e móveis, desde os diferentes subsistemas fixos de detecção e vigilância automática aos veículos robóticos de superfície e aéreos, bem como à estação de docagem.

Permite o funcionamento como porta de acesso para disponibilização de alarmes e interface com a cadeia de decisão dos meios de socorro e emergência existentes. 4-Veículos autónomos de superfície (VAS) 0 veiculo autónomo de superfície é uma forma de realização possível do referido meio de vigilância e alerta e/ou do meio de resgate.

Este veículo é capaz de se aproximar de forma autónoma ou semi-autónoma de pessoas em risco de afogamento e disponibilizar medidas de apoio e ajuda adequadas. 0 veículo está equipado com câmaras de vídeo e termográficas permitindo a identificação, localização, aproximação e seguimento de pessoas na água, bem como a disponibilização em tempo real de dados do posicionamento e das imagens de objectos de interesse para um operador em terra ou noutro sistema móvel tripulado. 14

Os VAS são constituídos por uma estrutura mecânica garantindo a flutuação e a montagem de subsistemas de apoio, tais como, pelo menos, um subsistema computacional de bordo, um subsistema de comunicações de bordo, um conjunto de sensores de navegação, um conjunto de actuadores de propulsão e direcção, um conjunto de sensores de detecção e vigilância, um meio de recolha e apoio ao salvamento de náufragos, e um subsistema de gestão e armazenamento de energia.

Deste modo, os VAS integrados no sistema da invenção podem ser utilizados nas tarefas de vigilância e detecção remota de situações de risco, intervenção rápida de socorro com localização do náufrago e apoio ao salvamento por meios convencionais.

Na vigilância e detecção autónoma permitem a cobertura de áreas de risco a partir do mar, com capacidade sensorial próxima. Efectuando autonomamente percursos de varrimento e pesquisa no mar detectam situações de risco a partir do nível do mar e com proximidade permitindo a geo-referenciação precisa do incidente. Esta detecção é processada a bordo sendo os dados necessários enviados dos respectivos alarmes para o sistema.

Na intervenção rápida, pelo facto de se encontrarem já em operação no mar e para além da zona de rebentação, podem alcançar o náufrago com antecipação face a meios convencionais. Podem também actuar na zona entre a rebentação e o limite de profundidade de barcos de resgate, servindo como meio de socorro imediato. As capacidades de processamento a bordo permitem também o socorro automatizado ou semi-automatizado em que o veículo robótico procura activamente o náufrago e o alcança. 15

No apoio a operações de salvamento convencionais, podem ser utilizados a partir de terra, por tele-operação, ou como apoio a transporte de meios de salvamento ou na propulsão e suporte para as equipas de salvamento na água. Nesta actividade podem também ser utilizados conjuntamente para manter a localização de náufragos.

Dependendo da configuração física específica, os veículos autónomos de superfície podem ser lançados de meios aéreos de salvamento convencionais, permitindo a colocação rápida de meios activos na água em situações de risco para a intervenção humana. A estrutura mecânica do veículo autónomo de superfície consiste numa estrutura de embarcação dotando o veículo de flutuabilidade e de características hidrodinâmicas adequadas à missão em questão. Esta estrutura, podendo variar na forma, é projectada tendo em atenção o compromisso entre força de arrasto reduzida, permitindo velocidades de operação adequadas e estabilidade de forma a operar em condições adversas de mar. Por outro lado e não menos importante, tem de possuir uma forma e ser formada por materiais que reduzam os efeitos de choque com náufragos no mar. 0 VAS também deve possuir apoios e suportes que facilitem a sua utilização como bóia de resgate por parte de náufragos.

Um exemplo de uma estrutura mecânica para um VAS do sistema da invenção é um casco insuflável, providenciando a flutuabilidade e estabilidade necessárias bem como o amortecimento quando em contacto com náufragos. Os restantes subsistemas do veículo são alojados em compartimentos estanques, de um modo preferido no centro do veículo. A forma do casco pode 16 eventualmente ser semelhante à de veículos de salvamento convencionais. 0 veículo autónomo de superfície possui um ou mais subsistemas computacionais de bordo. Estes subsistemas encontram-se ligados por rede de comunicações de dados conveniente, tais como, por exemplo, ethernet, CANBus, ligações ponto a ponto e outras. 0 subsistema computacional principal de bordo é responsável pelo controlo e navegação do veículo, correndo o necessário software de controlo cinemático e dinâmico da embarcação, algoritmos de filtragem e fusão sensorial para determinação do estado do veículo e gestão da missão definida por linguagem de especificação de missão robótica específica.

Os sensores de detecção e vigilância são constituídos por câmaras no espectro visível e infra-vermelho (a combinação de sensores pode variar de acordo com as especificações do veículo, nomeadamente com a distância de detecção pretendida, resolução e ângulos de visão). Sensores de imagem com processamento dedicado por hardware, também podem ser utilizados em alternativa ou em conjunto com os subsistemas de visão convencionais.

Complementarmente, podem ser utilizados sensores activos de detecção de obstáculos como, por exemplo, sonar, sensores laser de medição de distância ou sensores acústicos, para identificação de alvos. A detecção de alvos e situações de risco é efectuada por processamento de imagem (com a possibilidade de utilização de informação de sensores adicionais). Este processamento é 17 efectuado a bordo (no subsistema computacional de bordo principal ou em unidades de processamento adicionais, quando necessário). A informação processada é utilizada no controlo do veiculo para efectuar a aproximação autónoma ao alvo, determinar a sua geo-localização ou manter contacto com o alvo. A autonomia no processamento e controlo do veiculo permite a execução de missões complexas sem ou com pouca intervenção humana, tais como pesquisa activa ou acções de resgate e prevenção automáticas.

Quer a informação processada (alarmes, alvos, situações de risco, informação intermédia como pré-processamento de imagem, segmentação, etc.), quer a informação sensorial original (sinal de vídeo de imagem visível ou termográfica, sinais áudio), podem também ser enviadas para terra ou para operadores do sistema com consolas de operação portáteis ou fixas para acompanhamento de situação, supervisão de operações de resgate ou apoio com possível controlo tele-operado do robô. 0 conjunto de sensores de navegação é constituído por, pelo menos, um subsistema de posicionamento e navegação de bordo baseado em tecnologia GPS ou semelhantes (com recurso a receptores de sistemas de posicionamento global por satélite como GPS, Galileu ou Glonass), um subsistema de navegação inercial constituído por um conjunto de acelerómetros e giroscópios, um subsistema de orientação electromagnética constituído por magnetómetros sensíveis ao campo magnético terrestre e por um conjunto de sensores de detecção de obstáculos (RADAR, detecção acústica e outros). 0 sistema de navegação GPS (posicionamento global de satélite) de bordo permite a sua operação em modo único receptor ou múltiplo receptor sincronizado. No primeiro modo, utiliza-se 18 um único receptor para determinar informação de posicionamento global da aeronave a partir de informação obtida da constelação de satélites suporte. No modo sincronizado, utilizam-se três ou mais antenas e respectivos receptores para determinar a orientação do robô de superfície. A recepção de informação dos satélites é sincronizada no tempo, permitindo a determinação da orientação da aeronave através do cálculo da distância individual de cada antena aos satélites (quer a partir de informação de relógio, distância aos satélites ("pseudo-range"), quer a partir de informação de fase nos sinais recebidos). 0 processamento de informação do sistema de posicionamento via satélite pode também utilizar correcções adicionais obtidas por métodos como, por exemplo, RTK, GPS diferencial ou outros (por ex. SBAS).

Para além destes sensores de navegação específicos e dependendo da configuração da aeronave, pode ser integrada na navegação informação proveniente de outro tipo de sensores, como visão pela extracção de características visuais e elementos caracterizadores na linha costeira, ou sistemas de navegação baseados em posicionamento acústico (quer "LBL- Long Baseline" quer "USBL - Ultra Short Baseline" no meio aquático ou posicionamento por triangulação e medição de potência de sinal rádio. A utilização coordenada de múltiplos veículos robóticos (quer de superfície quer aéreos) pode ser também fornecer informação de navegação relevante para os mesmos pela combinação de informação sensorial de navegação heterogénea e multiveículo. 19

Os meios específicos de detecção de obstáculos, quando disponíveis (para além da detecção de obstáculos a partir dos sensores de imagem para detecção de náufragos), são constituídos por subsistemas Radar para detecção de outras embarcações e prevenção de colisões e subsistemas de detecção de obstáculos subaquáticos por meios acústicos. Estes últimos integram altímetros sonar para detecção de profundidade (e condição de navegabilidade), e sonares de varrimento ("forward looking sonar" e "sector scan" para detecção de obstáculos subaquáticos no percurso previsto do veículo autónomo. 0 subsistema de propulsão e controlo de direcção do VAS é constituído por um conjunto de propulsores (pelo menos um propulsor). A propulsão é conseguida por intermédio de motores, hélices ou outros métodos de criação de fluxo de água, como jacto de água ou sistemas de pressão controlada. Os propulsores do veículo podem ser montados de modo fixo relativamente a um referencial fixo na estrutura mecânica ou podem variar a sua posição/orientação relativa. 0 controlo de direcção do veículo, dependendo da configuração mecânica deste, é constituído por superfícies de direcção (lemes, caso existam) e /ou, conjuntamente, pela actuação diferencial na força de propulsão produzida nos vários propulsores ou na variação da orientação relativa destes face ao casco do veículo (propulsores orientáveis), quando tal for possível.

Os propulsores do veículo possuem protecções de forma a evitar o contacto de náufragos com hélices em movimento ou a sucção dos mesmos. 20 0 meio de recolha e apoio ao resgate de náufragos é constituído por subsistemas passivos e activos.

Os subsistemas passivos destinam-se a permitir o apoio a náufragos conscientes e capazes de interagir com o robô ou a agentes de salvamento na água, consistindo em dispositivos mecânicos passíveis de fornecerem flutuabilidade e tracção que podem ser seleccionados do grupo compreendendo apoios de fixação, pegas, flutuadores e semelhantes e suas combinações.

Os subsistemas activos de salvamento destinam-se a complementar as tarefas de salvamento e a actuar em situações em que o acesso do náufrago ao robô é difícil, inconstante (devido a condições de mar) ou em que o náufrago não possui forças suficientes ou esteja mesmo consciente. Estes sistemas activos de salvamento são constituídos por um conjunto de dispositivos mecânicos para o apoio de vida, sendo actuados automaticamente pelo computador central do veículo ou remotamente por operadores de salvamento. Os dispositivos podem disponibilizar flutuabilidade localizada, pelo lançamento automático de bóias, coletes e outros apoios direccionados ao náufrago (recorrendo ao processamento de informação a bordo), ou efectuar a recolha do mesmo com sistemas de fixação e recolha autónoma, por exemplo, redes, e outros meios de recolha de náufragos. 0 subsistema de armazenamento, produção e gestão de energia de bordo é constituído por elementos armazenadores de energia, tais como, por exemplo, baterias, células de combustível e/ou depósitos de combustível; meios de monitorização do estado de energia disponível, tais como, por exemplo, sensores de carga de baterias, de níveis de armazenamento de combustível; meios de controlo de consumo de energia eléctrica e outra, com a 21 monitorização da energia consumida pelos diferentes subsistemas do robô; meios de produção de energia a bordo e meios de recarga energética. Os meios de sensorização de energia disponíveis produzem informação em tempo real do estado do robô em termos energéticos, sendo esta informação enviada ao processador central de controlo de missão. Este, pode, de acordo com os objectivos específicos da missão e o estado do veículo, controlar o consumo energético pela configuração de subsistemas activos, de parâmetros de actuação (por exemplo velocidade de propulsão, ou taxas de comunicações) ou determinar o retorno automático a estações de carga do veículo. 0 subsistema de produção de energia a bordo é constituído por meios de geração de energia eléctrica. Estes podem ser constituídos por, por exemplo, painéis fotovoltaicos, micro geradores eólicos e geradores de energia a partir das ondas. A energia produzida a bordo pode ser utilizada quer no recarregamento de baterias quer directamente nos subsistemas do robô. 0 subsistema de recarregamento é responsável por monitorizar a carga autónoma do veículo na base de docagem. Para além de controlar o acoplamento mecânico do veículo na doca, efectua ainda a gestão de carga de baterias (de enchimento de depósitos de combustível, quando necessário) e fornece informação adequada ao processador central sobre o estado da carga automática.

0 subsistema de comunicações do VAS é constituído por sistemas de comunicações rádio suportando protocolos TCP/IP, como IEEE 802.11 ou wiMax, ligações rádio específicas de comunicação de canais de video/áudio e sistemas de comunicação rádio com infra-estrutura celular. Adicionalmente podem ser utilizados dispositivos de comunicação acústica subaquática. O 22 subsistema de comunicações é responsável pela comunicação entre o processador central de bordo e os diversos operadores, quer através de terminais portáteis, quer através de consolas de supervisão e controlo. Esta comunicação não necessita de ser permanentemente mantida ao longo do tempo e espaço, podendo o veiculo operar autonomamente em certas áreas ou períodos de tempo. Para além de informação de telemetria, configuração de planos de missão e actuação directa por tele-operação ou tele-programação, pode também ser fornecida imagem vídeo nos espectros disponíveis, ou outra informação sensorial relevante. 0 subsistema também possui comunicação áudio bidireccional permitindo utilizar o VAS como meio de transmitir instruções remotamente aos náufragos.

Dada a autonomia de decisão do veículo, o subsistema de comunicações também é responsável, quer pelas comunicações entre os diversos subsistemas computacionais de controlo com outros componentes do sistema da invenção (por exemplo outros veículos autónomos ou doca de recarregamento), quer para envio de alarmes e situações detectadas para responsáveis do sistema da presente invenção. 5- Base de docagem de veículos autónomos

Este componente do sistema da invenção tem como função permitir ao VAS estacionar (de modo a minimizar o consumo energético), apoiar o estabelecimento de comunicações entre os veículos e os outros segmentos do sistema em terra, bem como apoiar a monitorização do nível do mar e outras informações úteis/necessárias a algoritmos de avaliação de risco. Poderá 23 também servir de base para a instalação de multi-sondas ambientais disponibilizando os dados recolhidos em tempo real. A base de docagem pode ser instalada com uma amarração fixa, a flutuar para além da rebentação ou ser instalada junto a uma infra-estrutura em terra, quando é possivel garantir uma atracagem convenientemente dos VAS, dependendo da geo-morfologia e hidro-morfologia da zona de instalação do sistema da invenção. A referida base de docagem é constituída por, pelo menos, uma estrutura mecânica que permite a fixação de todos os componentes; um conjunto de elementos de flutuação que garantem a flutuabilidade da doca quando instalada no meio do mar; um conjunto de elementos de fixação ao fundo marinho ou outras infra-estruturas costeiras (âncoras e amarrações fixas); um subsistema mecânico de amarração permitindo a fixação e estabilização do VAS; um subsistema de comunicações; um subsistema de geração, armazenamento local e controlo de energia; um subsistema de transferência de energia para os VAS; um cabo de alimentação energética para terra; sensores de condições do mar (altura da maré, ondulação, parâmetros hidrológicos etc.) e um processador computacional permitindo o controlo autónomo da doca, quer em termos de operações de amarração e docagem quer em termos de transferência de energia para os veículos autónomos.

Uma forma de realização para a doca base é a constituição de uma estrutura mecânica configurada como uma bóia. Esta está fixa ao fundo, para além da rebentação, e possui protecções de choque para facilitar a aproximação do VAS. Possui também um dispositivo mecânico de fixação que pode ser constituído por um conjunto de actuadores eléctricos ou pneumáticos garantindo a fixação. Para acostar, o VAS aproxima-se da bóia base de modo a garantir o contacto dos actuadores de fixação. A base possui um dispositivo de contacto que permite a transferência de energia (por exemplo utilizando contactos indutivos para recarregamento de baterias a bordo do robô de superfície) . A base do VAS encontra-se ligada a terra por cabos de comunicações e de alimentação de energia. 6- Veículos aéreos não-tripulados de apoio a busca e resgate

Os veículos aéreos de apoio a busca e resgate constituem uma outra forma de realização possível do meio de vigilância e alerta e/ou do meio de resgate da invenção, permitindo uma rápida aproximação ao local onde decorre uma eventual situação de risco humano, possibilitando o primeiro apoio ou a respectiva geo-referenciação e o seguimento (enquanto o veículo autónomo de superfície não chega ao local), disponibilizando essa informação em tempo real para todos os componentes do sistema (nomeadamente o VAS, estações moveis e remotas, por exemplo). Serve ainda para apoiar a procura de pessoas no mar, nos casos de desaparecimento.

Os veículos autónomos aéreos de apoio e busca, também designados por drones, compreendem, pelo menos, um corpo alado de asa móvel (com capacidades de voo semelhantes às de um helicóptero, nomeadamente, aterragem e descolagem vertical e capacidade de pairar numa posição); um dispositivo computacional de bordo; um conjunto de sensores de navegação, sensores de detecção e vigilância; um subsistema de controlo de energia e um subsistema de comunicações. 25

Sob a perspectiva da arquitectura do sistema da invenção, os veículos autónomos aéreos são semelhantes aos VAS, embora neste caso possuam a capacidade de voo autónomo ou semi-autónomo, sendo o controlo efectuado no subsistema computacional de bordo recorrendo a especificações de missão (como por exemplo a pesquisa activa de náufragos ou a tele-operação assistida por um operador). Os sensores de navegação são constituídos por um sistema GPS, sensores inerciais, magnetómetros, sensores de pressão absoluta e diferencial e sonares de medição de distância ao solo/água e fornecem informação que é utilizada no software de navegação de bordo para determinar a localização, orientação e estado global do veículo. Os veículos autónomos aéreos possuem sensores de imagem (espectro visível e infra-vermelho) que permitem quer a pesquisa automática e a bordo de náufragos, quer a transmissão de vídeo, permitindo o acompanhamento remoto de operações de busca e resgate.

EXEMPLOS

Praias oceânicas

As praias constituem um cenário típico para aplicação do dispositivo de vigilância e resgate da presente invenção.

Na Fig. 1 mostra-se, esquematicamente, uma forma de realização do sistema da invenção, podendo observar-se os seguintes componentes: veículos (1) autónomos de superfície (VAS) para apoio ao resgate; base (2) para docagem dos VAS; meio automático de vigilância e alerta para detecção e aviso de situações de potencial risco instalado em torre (3) de vigia; interface (4) móvel para pessoal de salvamento; consola (5, não 26 representada na figura) remota de monitorização, configuração e análise do sistema e meio para aviso remoto por GSM; drone (6) de Apoio a busca e resgate. Pode observar-se ainda o náufrago (7) a resgatar.

Mar aberto

Os acidentes em alto mar constituem outro cenário típico de operação ilustrado na Fig. 2. Neste caso, as condições de mar, condições meteorológicas ou o simples facto de ser noite, não viabilizam o acesso de meios de salvamento tripulados.

Como se pode observar na Fig. 2, o VAS (1) do sistema da invenção, pode ser lançado a partir de uma aeronave (8) ou embarcação tripulada, aproximar-se do náufrago (7) de modo autónomo e realizar o salvamento aquático. Após resgate, o VAS (1) dirige-se para um local onde o náufrago (7) pode ser recolhido.

Lisboa, 7 de Maio de 2010 27

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de vigilância e resgate caracterizado por compreender, pelo menos: • um meio de vigilância e alerta, para a detecção e alerta de situações de potencial risco; • um meio de accionamento, para a discriminação de situações de perigo e lançamento de operações de resgate e • um meio de resgate automatizado; em que os referidos meios interagem uns com os outros por intermédio de um meio de comunicação.
2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o meio de vigilância e alerta ser seleccionado do grupo consistindo em estações ou bases de docagem, plataformas, torres de detecção, veículos autónomos e suas combinações.
3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o meio de vigilância e alerta ser, pelo menos, um operador humano.
4. 4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o meio de accionamento ser, pelo menos, um operador humano.
5. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o meio de resgate ser, pelo menos, um veículo autónomo.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por o meio de vigilância e alerta incluir 1 6. subsistemas de detecção termográficos e/ou de luz visível seleccionados do grupo consistindo em câmaras, sensores de imagem e suas combinações.
7. 7. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado por o meio de accionamento incluir, pelo menos, uma interface de operação móvel.
8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizado por o meio de resgate incluir subsistemas de detecção termográficos e/ou de luz visível seleccionados do grupo consistindo em câmaras, sensores de imagem e suas combinações.
9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma consola remota de monitorização, configuração e análise.
10. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, pelo menos: • uma torre de detecção, • uma interface de operação móvel, • uma consola remota de monitorização, configuração e análise do sistema, • um veículo autónomo de superfície, • uma base de docagem para veículos autónomos, • um veículo aéreo não-tripulado. Lisboa, 7 de Maio de 2010 2