TW201737729A - 無人機搜尋救援系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種無人機搜尋救援系統及其方法，於使用者身上設置一定位裝置，利用其中一衛星定位模組得到該使用者之座標位置；當定位裝置被觸發時，一訊號發射模組將定位裝置之識別碼及座標位置傳送給一主機；主機將座標位置傳送給無人機，使無人機飛行至該座標位置，擷取該處之影像畫面並即時傳送給主機；主機判斷影像畫面中是否包含該使用者，並送出控制訊號給無人機，以控制無人機修正飛行路線，直到找到該使用者。本發明利用長距離傳輸技術在急難救助時發送定位資訊，並利用無人機擷取影像給主機判斷情資，增加搜救的成功率。

Description

無人機搜尋救援系統及其方法

本發明係有關一種無人機(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)技術，特別是指一種無人機搜尋救援系統及其方法。

隨著科技發展，無人機已從娛樂的遙控飛機進展到可以進行空中攝影的空拍機，除此之外，無人機的更進一步應用似乎沒有長足的進展。

既知的印象中，海難及山難等救援，氣候因素常左右救援的成功與否，例如氣象不佳時，不但搜救的船艦、直昇機及人員無法出動，而且惡劣的海象及山區濃霧反而會危及搜救人員的生命安全。此外，因為氣候問題，使得救援行動因此耽擱或延遲，而錯失了最佳的黃金救援時機。

另一方面，待援者的位置亦是救援行動中重要的因素。常見落水者受海流或水流影響而飄移到離落水地點極遠的地方，山難待援者因無攜帶可定位之裝置，或即便有行動通訊設備，但因山中訊號不佳等因素，這些都會增加救援的難度。

因此，本發明即提出一種無人機搜尋救援系統及其方法，避免人力搜索的危險性，又比人力搜索更有效率，可有效解決上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下：

本發明之主要目的在提供一種無人機搜尋救援系統及其方法，其係將衛星定位及訊號發射整合於一定位裝置中，形成一微型之位置訊號發射器並穿戴或配戴於使用者之身上，當使用者遇難時該定位裝置會發送座標位置之訊息給主機，讓主機派遣無人機前往搜救。

本發明之另一目的在提供一種無人機搜尋救援系統及其方法，其係利用無人機擷取影像之功能進行搜救，並將現場的影像畫面即時傳送給主機，由主機判斷畫面中是否有該名求救的使用者，並送出控制訊號給無人機以修正飛行路線，提升救援的效率。

本發明之再一目的在提供一種無人機搜尋救援系統及其方法，其係在無人機上設置複數廣角鏡頭，以取得大範圍的環景影像，以利主機端快速搜尋目標使用者。

為達上述目的，本發明提供一種無人機搜尋救援系統，包括：至少一定位裝置、至少一無人機及一主機，其中，定位裝置設於至少一使用者身上，包括：一衛星定位模組，接收一衛星訊號得到該使用者之座標位置；以及一訊號發射模組，將該定位裝置的一識別碼及該座標位置傳送出去；無人機持續擷取複數影像畫面並透過無線網路即時傳送出去；主機接收該等影像畫面，判斷該等影像畫面中是否包含具有該定位裝置之該使用者，並送出至少一控制訊號給該無人機，以控制該無人機修正飛行路線。

如上述之無人機救援系統，其中，該定位裝置係將該識別碼及該座標位置傳送至一基地台後，該基地台再將該識別碼及該座標位置轉送給該主機。

如上述之無人機救援系統，其中，訊號發射模組為一低頻發報機，使用LoRa、NBIOT或Sigfox等低功耗長距離傳輸技術，該識別碼為一無線電頻率識別碼。

如上述之無人機救援系統，其中，該定位裝置係設於衣物或飾品上，被該使用者穿戴。

如上述之無人機救援系統，該定位裝置中更包括一偵測模組，當其接觸到水並判斷是落水意外時，觸發該訊號發射模組持續發射該識別碼及該座標位置。此外，該訊號發射模組亦可由該使用者手動啟動，持續發射該識別碼及該座標位置。

如上述之無人機救援系統，其中，該定位裝置中包括一電池模組，提供該衛星定位模組、該訊號發射模組及該偵測模組所需之電力。

如上述之無人機救援系統，其中，該無人機中包括一影像擷取模組、一訊號傳輸模組及一處理模組，該影像擷取模組用以擷取該等影像畫面，該訊號傳輸模組用以透過無線網路將該等影像畫面傳送至該主機，並接收該主機送出之該控制訊號，該處理模組依據該控制訊號修正該無人機之飛行路線。無人機之該訊號傳輸模組係採用WiFi無線通訊技術。

如上述之無人機救援系統，其中，該無人機更包括一紅外線熱像儀，檢測該紅外線熱像儀的感應範圍內是否有生命跡象存在。

如上述之無人機救援系統，其中，該定位裝置上更包括一發光模組，於該訊號發射模組被啟動時同時觸發該發光模組發光。

如上述之無人機救援系統，其中，該影像擷取模組包括複數廣角鏡頭，排列後使該等廣角鏡頭所擷取之該等影像畫面可組成環景影像，並透過該處理模組中所安裝之一影像處理軟體進行拼接重組。

本發明另提供一種無人機搜尋救援方法，包括下列步驟：於一使用者身上設置一定位裝置，該定位裝置中的一衛星定位模組接收一衛星訊號得到該使用者之座標位置；當該定位裝置中的一訊號發射模組被啟動時，該訊號發射模組將該定位裝置的一識別碼及該座標位置傳送給一主機；該主機將該座標位置傳送給至少一無人機，使該無人機飛行至該座標位置，持續擷取該座標位置之複數影像畫面，並透過無線網路即時傳送到該主機；以及該主機接收該等影像畫面後，判斷該等影像畫面中是否包含具有該定位裝置之該使用者，並送出至少一控制訊號給該無人機，以控制該無人機修正飛行路線，直到找到該使用者。

本發明提供一種無人機搜尋救援系統及其方法，係利用無人機能克服各種地形障礙及天候限制的特性，使其快速前進至第一線進行偵搜並傳回第一手的現場狀況，使搜救人員可以更效率的進行搜救工作並降低人身的危害。再者，本發明可多台無人機同時進行搜救並透過WIFI網路互相支援，以增加搜索範圍及搜救速度，提高待救援者的生存機會。

請參考第1圖，其為本發明無人機搜尋救援系統一實施例之方塊圖，包括至少一定位裝置10、一主機12及至少一無人機14，其中定位裝置10設於至少一使用者身上，例如設於衣物或飾品上，被使用者穿戴以利即時發出求救訊息，定位裝置10包括一衛星定位模組102及一訊號發射模組104，衛星定位模組102係接收一衛星訊號，得到使用者之座標位置，訊號發射模組104則用以將定位裝置10的一識別碼及衛星定位模組102所取得之座標位置傳送給主機12；無人機14包括一影像擷取模組142、一訊號傳輸模組144及一處理模組146，影像擷取模組142用以持續擷取搜救地點的複數影像畫面，並利用訊號傳輸模組144透過無線網路即時回傳給主機12，此訊號傳輸模組144係採用802.11AC之通訊協定或WiFi無線通訊技術，提供寬頻即時影像傳輸功能；主機12接收影像畫面後，判斷影像畫面中是否包含具有定位裝置10之使用者，並送出至少一控制訊號給無人機14，由無人機14中的處理模組146對控制訊號進行處理，以控制無人機14修正飛行路線。本發明中，主機12可為一搜救指揮中心或救難單位。

訊號發射模組104為一低頻發報機，使用LoRa、NBIOT或Sigfox等低功耗長距離傳輸技術，識別碼則為一無線電頻率識別碼。

定位裝置10，舉例而言可設在救生衣上，若意外落海時可立即發出包含定位裝置10識別碼及衛星定位座標的求救訊號給主機12；此外，定位裝置10亦可嵌入在入山證中，例如手環式入山證，當發生山難或迷路時發出包含定位裝置10識別碼及衛星定位座標的求救訊號給主機12。

特別的是，無人機14上所設置之影像擷取模組142係包括複數廣角鏡頭，排列後使多個廣角鏡頭所擷取之影像畫面可組成環景影像，並透過處理模組146中所安裝之一影像處理軟體進行拼接重組，若廣角鏡頭為高解析度的數位變焦光學鏡頭，更可避免飛行中因高速位移造成的追焦及對焦困難等問題，確保影像清晰，而利用多鏡頭取代單一魚眼鏡頭，還可避免影像扭曲變形失真。而影像處理軟體將各鏡頭拍攝的同一時間點的畫面進行重組，過濾重疊部分，同時消彌畫面銜接處的接縫，拼接縫合成單一幅大型環景影像。

第2圖為本發明無人機搜尋救援系統另一實施例之方塊圖。定位裝置10係將識別碼及座標位置傳送至一基地台16後，基地台16再將識別碼及座標位置轉送給主機12；定位裝置10更包括一偵測模組106及一電池模組108，由於本發明中訊號發射模組104送出包含定位裝置10識別碼及座標位置的求救訊號之方式可分為自動及手動兩種，因此使用者除了可手動啟動訊號發射模組104，持續發射識別碼及座標位置之外，亦可設定為自動啟動，例如當偵測模組106接觸到水並判斷是落水意外時，可觸發訊號發射模組104自動且持續發射識別碼及座標位置，如此一來，即便使用者落水後昏迷或無力啟動訊號發射模組104，仍可透過偵測模組106進行感測，並自動啟動訊號發射模組104，提高使用者遇難時的生存機會。

定位裝置10中之電池模組108提供了定位裝置10中各模組所需之電力，其為鋅燃料電池，藉由空氣中的氧進入電池中，在正極上發生化學反應，在反應過程中氧氣會被消耗，所以必須不斷地從外部空氣中取得氧氣；而氧氣卻是自然界唾手可得的一種物質，所以在能源的成本上是非常便宜實用。另一部分反應的物質是金屬鋅，其參與電池中的負極化學反應。在反應過程中金屬鋅會氧化成氧化鋅，並沉澱在電解液中(雙氧水、海水等)。只需收集反應後的氧化鋅，並將氧化鋅電解還原成鋅，便可再生利用，實為一種高效能電池，而由於空氣必須能不間斷地進入到陰極，因此在陰極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進入，才能使電池產生化學反應，故若使用者落水後，定位裝置10之偵測模組106可藉由判斷電池模組108進水，觸發訊號發射模組104啟動，並自動開始持續發送包含定位裝置10識別碼及座標位置的求救訊號。

在定位裝置10上更可設有至少一發光模組109，於訊號發射模組104被啟動時同時觸發發光模組109發光，以增加在無人機所擷取之影像畫面中的醒目程度，提高被搜尋到的機會。

第2圖之實施例中，無人機14上更設有一紅外線熱像儀148，用以檢測在紅外線熱像儀148的感應範圍內是否有生命跡象存在。

第3圖為本發明無人機搜尋救援方法之流程圖。首先步驟S10中，於使用者身上設置一定位裝置，此定位裝置中之衛星定位模組用以接收一衛星訊號、得到該使用者之座標位置；步驟S12中，當使用者發生落水、山難等需要救援的情況時，定位裝置中的一訊號發射模組被手動或自動啟動，將定位裝置之識別碼及座標位置傳送給主機；接著步驟S14中，主機依據識別碼得知是哪一個定位裝置發送的求救訊息，並進一步得知使用者是誰，並將該座標位置傳送給至少一無人機，使無人機飛行至該座標位置，持續擷取該座標位置之影像畫面，並透過無線網路即時傳送到主機；步驟S16，主機接收影像畫面後，判斷影像畫面中是否包含具有定位裝置之使用者，由於同時主機還持續接收到定位裝置所送出的座標位置，因此若發現使用者的座標已經飄移，便需送出至少一控制訊號給無人機，以控制無人機修正飛行路線，直到找到該使用者。

更進一步而言，若主機端在影像畫面中發現使用者的蹤影時，會遠端啟動無人機上的紅外線熱像儀，進一步檢視該使用者的生命跡象，並將此生命跡象的資訊同連最新的座標位置一併傳給救難人員，以利救難人員抵達正確的位置救起使用者。同時，無人機還可持續在現場空中盤旋，將即時影像傳回給主機，以供搜救指揮官掌握最新的行動進展。

舉例而言，本發明若應用於海上搜救，則定位裝置係整合於救生衣內，由於強制規定所有從事水上活動之遊客必須穿著，同時所有渡輪及水上交通工具亦需準備足夠數量之救生背心供所有旅客於緊急時使用，因此萬一有人發生落水意外時，定位裝置中的訊號發射模組可以手動或自動方式啟動，將包含落水者的座標位置及定位裝置的識別碼之求救訊號送出；基地台收到求救訊號之後，立即將座標位置轉傳至搜救指揮中心或救難單位的主機，主機立即派出無人機趕往事發地點，無人機抵達座標位置後，以攝影機搜索海面，並將影像即時回傳至搜救中心，而定位裝置的訊號發射模組持續發出座標位置之訊號，讓主機得以追蹤落水者的漂流軌跡，以送出控制訊號修正無人機的飛行路線；當主機發現落水者的蹤影時，啟動無人機上所搭載之紅外線熱像儀，進一步檢視落水者的生命跡象，並將落水者的座標位置及生命跡象傳至搜救艦艇，讓搜救艦艇趕往現場救起落水者。無人機可持續在現場空中盤旋，將即時影像回傳至搜救中心，供搜救指揮官掌握最新行動進展。

另舉例而言，若本發明應用於山區搜救，可將定位裝置整合成手環式入山證，強制規定所有登山客於入山後必須隨身穿戴，萬一發生意外時，求救者可自行啟動訊號發射模組，將座標位置之訊號送出；基地台收到求救訊號之後，立即將座標位置轉傳至搜救指揮中心或救難單位的主機，主機立即派出無人機趕往事發地點，無人機抵達座標位置後，以攝影機搜索山區，並將影像即時回傳至搜救中心，而定位裝置的訊號發射模組持續發出座標位置之訊號，讓主機得以掌握求救者是否已喪失行動能力，以送出控制訊號修正無人機的飛行路線；當主機發現求救者的蹤影時，啟動無人機上所搭載之紅外線熱像儀，進一步檢視求救者的生命跡象，並將求救者的座標位置及生命跡象傳至搜救人員，讓搜救人員趕往現場救起求救者。無人機可持續在現場空中盤旋，將即時影像回傳至搜救中心，供搜救指揮官掌握最新行動進展。

綜上所述，本發明提供一種無人機搜尋救援系統及其方法，其將衛星定位及訊號發射整合於一定位裝置中，形成微型之位置訊號發射器並穿戴或配戴於使用者之身上，當使用者遇難時，可手動或自動讓定位裝置持續發送座標位置之訊息給救難單位的主機，即使使用者的位置改變（例如被海水沖走）仍可讓主機掌握到最新的位置，而藉由無人機的機動性及拍攝影像之功能，不但可將現場的影像畫面即時傳送給主機，由主機判斷畫面中是否有該名求救的使用者，並送出控制訊號給無人機以修正飛行路線，同時可在現場即時連線將搜救的影像傳給主機，以供搜救指揮官掌握最新的搜救進度，更可多台無人機同時進行搜索，提升救援的效率。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧定位裝置
102‧‧‧衛星定位模組
104‧‧‧訊號發射模組
106‧‧‧偵測模組
108‧‧‧電池模組
109‧‧‧發光模組
12‧‧‧主機
14‧‧‧無人機
142‧‧‧影像擷取模組
144‧‧‧訊號傳輸模組
146‧‧‧處理模組
148‧‧‧紅外線熱像儀
16‧‧‧基地台

第1圖為本發明無人機搜尋救援系統一實施例之方塊圖。 第2圖為本發明無人機搜尋救援系統另一實施例之方塊圖。 第3圖為本發明無人機搜尋救援方法之流程圖。

10‧‧‧定位裝置

102‧‧‧衛星定位模組

104‧‧‧訊號發射模組

12‧‧‧主機

14‧‧‧無人機

142‧‧‧影像擷取模組

144‧‧‧訊號傳輸模組

146‧‧‧處理模組

Claims (20)

1. 一種無人機搜尋救援系統，包括： 至少一定位裝置，設於至少一使用者身上，該定位裝置包括： 一衛星定位模組，接收一衛星訊號得到該使用者之座標位置；以及 一訊號發射模組，將該定位裝置的一識別碼及該座標位置傳送出去； 至少一無人機，持續擷取複數影像畫面並透過無線網路即時傳送出去；以及 一主機，接收該等影像畫面，判斷該等影像畫面中是否包含具有該定位裝置之該使用者，並送出至少一控制訊號給該無人機，以控制該無人機修正飛行路線。
2. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該定位裝置係將該識別碼及該座標位置傳送至一基地台後，該基地台再將該識別碼及該座標位置轉送給該主機。
3. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該訊號發射模組為一低頻發報機，使用LoRa、NBIOT或Sigfox等低功耗長距離傳輸技術，該識別碼為一無線電頻率識別碼。
4. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該定位裝置係設於衣物或飾品上，被該使用者穿戴。
5. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該定位裝置中更包括一偵測模組，當其接觸到水並判斷是落水意外時，觸發該訊號發射模組持續發射該識別碼及該座標位置。
6. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該訊號發射模組係由該使用者手動啟動，持續發射該識別碼及該座標位置。
7. 如請求項5所述之無人機搜尋救援系統，其中該定位裝置中包括一電池模組，提供該衛星定位模組、該訊號發射模組及該偵測模組所需之電力。
8. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該無人機中包括一影像擷取模組、一訊號傳輸模組及一處理模組，該影像擷取模組用以擷取該等影像畫面，該訊號傳輸模組用以透過無線網路將該等影像畫面傳送至該主機，並接收該主機送出之該控制訊號，該處理模組依據該控制訊號修正該無人機之飛行路線。
9. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該無人機更包括一紅外線熱像儀，檢測該紅外線熱像儀的感應範圍內是否有生命跡象存在。
10. 如請求項8所述之無人機搜尋救援系統，其中該無人機之該訊號傳輸模組係採用WiFi無線通訊技術。
11. 如請求項1所述之無人機搜尋救援系統，其中該定位裝置上更包括一發光模組，於該訊號發射模組被啟動時同時觸發該發光模組發光。
12. 如請求項8所述之無人機搜尋救援系統，其中該影像擷取模組包括複數廣角鏡頭，排列後使該等廣角鏡頭所擷取之該等影像畫面可組成環景影像，並透過該處理模組中所安裝的一影像處理軟體進行拼接重組。
13. 一種無人機搜尋救援方法，包括下列步驟： 於一使用者身上設置一定位裝置，該定位裝置中的一衛星定位模組接收一衛星訊號得到該使用者之座標位置； 當該定位裝置中的一訊號發射模組被啟動時，該訊號發射模組將該定位裝置的一識別碼及該座標位置傳送給一主機； 該主機將該座標位置傳送給至少一無人機，使該無人機飛行至該座標位置，持續擷取該座標位置之複數影像畫面，並透過無線網路即時傳送到該主機；以及 該主機接收該等影像畫面後，判斷該等影像畫面中是否包含具有該定位裝置之該使用者，並送出至少一控制訊號給該無人機，以控制該無人機修正飛行路線，直到找到該使用者。
14. 如請求項13所述之搜尋救援方法，其中該定位裝置係將該識別碼及該座標位置傳送至一基地台後，該基地台再將該識別碼及該座標位置轉送給該主機。
15. 如請求項13所述之搜尋救援方法，其中該訊號發射模組為一低頻發報機，使用LoRa、NBIOT或Sigfox等低功耗長距離傳輸技術，該識別碼為一無線電頻率識別碼。
16. 如請求項13所述之搜尋救援方法，其中該定位裝置係利用一偵測模組判斷是否接觸到水及判斷是否為落水意外，以觸發該訊號發射模組啟動，並持續發射該識別碼及該座標位置。
17. 如請求項13所述之搜尋救援方法，其中該訊號發射模組可由該使用者手動啟動，持續發射該識別碼及該座標位置。
18. 如請求項13所述之搜尋救援方法，其中該無人機中包括一影像擷取模組、一訊號傳輸模組及一處理模組，該影像擷取模組用以擷取該等影像畫面，該訊號傳輸模組用以透過無線網路將該等影像畫面傳送至該主機，並接收該主機送出之該控制訊號，該處理模組依據該控制訊號修正該無人機之飛行路線。
19. 如請求項13所述之搜尋救援方法，其中該主機判斷該等影像畫面中包含具有該定位裝置之該使用者後，更利用該控制訊號啟動該無人機上的一紅外線熱像儀，檢測該紅外線熱像儀的感應範圍內是否有生命跡象存在。
20. 如請求項18所述之搜尋救援方法，其中該影像擷取模組包括複數廣角鏡頭，排列後使該等廣角鏡頭所擷取之該等影像畫面可組成環景影像，並透過該處理模組中所安裝的一影像處理軟體進行拼接重組。