一种基于红外和光感识别的可投放物资无人机救援系统
技术领域
本发明涉及一种无人机的抗洪救灾方式及装置，属于航空技术领域，尤其涉及一种无人机的抗洪救灾方法及装置。
背景技术
长久以来，由于灾区地理地貌的复杂性、灾区受灾情况的复杂性及灾后通信、交通等被大量破坏等原因，如何展开灾区救援是摆在救援人员面前的一座大山。救援人员往往无法与灾区群众进行通信，无法获得一手灾情资料；同时由于救援人员数量的限制无法同时对大范围进行搜救。此时，无人机凭借其简携轻便，操作简单，不受地面条件限制，巡查范围广等特点而受到救援人员的关注。但目前市面上的无人机大多功能集中于某一点，或多或少存在着缺少自主性，缺少信息采集模块，功能较少等问题，不适用于专业的救援活动。灾区往往手机通信基站不能工作。CN 107200145 A提出了一种无人机的抗洪救灾方式，是通过如下装置实现的，包地面控制站、无人机、GPS、摄像头、人体识别器、自动脱钩器、钩索、物资箱。所述地面控制站能够控制无人机的运转，接受无人机的信息提示；所述无人机包括动力系统、控制系统、轴支架、中间平台；所述GPS位于中间平台的上表面，能够为无人机进行导航，以及便于地面控制站检测无人机的位置；所述摄像头位于中间平台的侧面；所述人体识别器通过处理摄像头拍摄照片，从而识别是否有遇难者；所述自动脱钩器能使钩索放下物资箱；所述钩索位于中间平台的铅垂线方向，用于勾住物资箱；所述物资箱用钩索连接，物资箱里面有救生衣，水和食物，为遇难者提供一定的生命保障。当有地方发生洪灾时，地面控制站控制无人机分散搜索，摄像头把所拍摄的图像输送给人体识别器，人体识别器判断是否有遇难者，当遇到遇难者时，地面控制站会收到无人机的提示，通过GPS迅速定位无人机的位置，地面控制站派出救援队迅速赶到救援地点，同时无人机的自动脱钩器使钩索松开，放下物资箱，方便遇难者穿上救生衣，使用水和食物，补充体力，等待救援队的抵达；当救援队救上遇难者后，无人机回到地面控制站补充物资，然后去寻找下一个遇难者。现有技术不足使人体识别器达到识别的标准，通信也是一个问题。
发明内容
本发明的目的是，克服传统的无人机救灾方式及其装置的不足，利用无人机的优点发明一种无人机的抗洪救灾方法及装置。依托无人机飞控平台，增加多种可组合模块，实现无人机在灾区的抢险、搜救工作中的应用，解决搜救人员在特殊地理环境下难以展开大规模搜救活动的难题。同时，本无人机系统也可以在救灾工作的其他方面发挥作用。克服灾区往往手机通信基站不能工作的困难。
本发明的技术方案是：一种基于红外和光感识别的可投放物资无人机救援系统，包含主控机体和物资自动投放装置两模块；
所述主控机体为此救援系统的核心部分，包含无人机控制模块、嵌入式微处理器、红外摄像头、高清摄像头、麦克风、扬声器、5G通信模块，其中嵌入式微处理器为此系统工作的指挥中心，内部包含GPS或北斗定位模块；红外摄像头和高清摄像头位于无人机侧面，用于识别地面目标和传输实时画面；麦克风，扬声器和通信模块位于无人机侧面；利用通信电台用于与灾民进行远程喊话交流；
所述物资自动投放装置固定在无人机底部，并且与主控机体连接，微处理器控制并连接储物盘中心的自动转动轴承控制端，物资自动投放装置还包括储物盘、缓冲轨道，储物盘呈盘状，内分为若干个相同的储物槽，用于储存物资，并且随着轴承转动从投物口投放，经过缓冲轨道后减速投放给搜寻到的被困灾民。
通信模块为数传电台和移动通信模块(尤其是5G)。
所述物资自动投放装置上端固定在无人机底部，并且与主控机体连接，接受微处理器控制，储物盘内分为若干个相同的储物槽，存放水和食物等少量的必要生存物资，储物盘中心的自动转动轴承带动有投物口的外罩盘转动，储物槽内容物与投物口一致时物体投放。
通信模块中Nano IP920数传电台，本发明Nano IP920数传电台结合通信模块，Nano IP920数传电台2.4G工作频率的范围，连电源不足700克。173K传播速率和100KM+的通信距离。通信模块为Nano IP920数传电台进行远程操控，能自动巡航、目标识别。
所述物资自动投放装置上端固定在无人机底部，并且与主控机体连接，接受微处理器控制，呈盘状，由中心的自动转动轴承、储物盘、缓冲轨道组成，储物盘内分为若干个相同的储物槽，可以存放水和食物等少量的必要生存物资，并且随着轴承转动从投物口投放，经过缓冲轨道后减速投放给搜寻到的被困灾民。
支持摄像头，语音的数传电台，使用2.4GHz公共频道，不限包长，支持文件传输。模块延迟低、高速率率可传文件、图片、视频大数据传输。相对较于E103-W02和E62-433T20S，模块的通信距离是远的。
本发明的方法，地面指挥人员首先将无人机放入灾区，无人机在有数据网络区域通过GPS或北斗规划巡航路线至救灾地点，放飞无人机，然后开始通过红外摄像头和高清摄像头对灾区情况进行巡航，识别受困灾民，并且用GPS或北斗进行标记位置，开通远方数传电台和数据网络，双通信系统的使用，只要有一个通信联通就能实时返回直播画面。在识别到灾民之后降低高度，指挥人员通过地面基站用5G通信方式或远方数传电台与无人机上通信模块进行控制和收发数据，实现画面直播，并与灾民进行交流，无人机可以使用物资投放模块进行投放简单的必须物资，比如水和食物与药品。救援系统中呈盘状的物资投放装置的储物盘中均匀包含数个储物槽，在寻找到灾民之后利用之前标记的GPS位置，转动轴承转动，让物资从投物口掉落，物资通过缓冲轨道进行减速，然后投放给灾民。
有益效果：本发明首先依托于高载重量(10-50KG或更多)的无人机系统，其上添加有以红外摄像头及高清摄像头为主的影像系统；可接入电台与网络的通信模块；带有麦克风的语音模块，可携带少量必要救援物资的货物仓与投放物资装置。克服传统的无人机救灾方式及其装置的不足，利用无人机的优点发明一种无人机的抗洪救灾方式及装置。依托无人机飞控平台，增加多种可组合模块，实现无人机在灾区的抢险、搜救工作中的应用，解决搜救人员在特殊地理环境下难以展开大规模搜救活动的难题。克服灾区往往手机通信基站不能工作的困难。在灾情发生后，救援人员难以第一时间进入灾区实行救援时，可以在附近架设地面指挥通信基站，放飞无人机进行协助救援。无人机进入灾区后，通过预先对于地形地貌的扫描，自动规划巡航路线，进行不间断飞行巡航；同时离线使用GPS或北斗、5G通信模块先进行线路规划，到飞到准确的救灾地点，通过Nano IP920数传电台进行通信控制以及数据传输，通过高清摄像头与红外摄像头双摄像头进行目标识别，确定灾民所处位置及目标状态，为后面的救援人员进入提供灾区进行救援提供信息；对于有需求的灾民，无人机可降低高度自动在合适的位置投下基本的救援物资，保障基本生命需求；在巡航过程中救援人员可通过无人机上的扬声器进行呼喊与广播，也可以通过麦克风与灾民进行交流通讯，安抚灾民情绪；在无人机巡航过程中，其画面也实时通过网络传输给后方救援人员，或是存储在本地内存中，以便之后的救援活动的展开。
所述地面控制站1能够控制无人机的运转，接受无人机的信息提示；所述四轴无人机1包括动力系统(锂电或内燃发动机)、控制系统、检测无人机的位置；轴支架、中间平台；所述GPS或北斗模块位于中间平台的上表面，能够为无人机进行导航，以及便于地面控制站与数传电台的联系所述红外摄像头位于中间平台的侧面；所述高清摄像头拍摄照片。
有益效果，本发明基于无人机模块、红外摄像头和高清摄像头模块、数传电台与5G通信模块、物资投放装置等实现了无人机救援系统自动开展救援并且自动投放物资的功能。所述无人机采用四轴无人机。所述摄像头采用红外摄像头+高清摄像头。本发明利用无人机的优点，能够迅速的搜索遇难者，并带有物资箱，其中有水和食物提供一定的生命保障，避免遇难者进一步的伤害。
本发明致力于在传统无人机这一优势平台上添加多种模块，以实现对于救援工作的适配，使用5G通信模块进行控制以及数据传输，为救援人员及时有效的展开救援工作，减少灾民伤亡及受灾经济损失。特点在于其可以在为救援人员进行灾区勘测，寻找灾民的同时进行简单的物资投送，保障基本的生命需求。
附图说明
图1是无人机救援系统的侧视图；
图2是无人机救援系统的仰视图；
图3是物资投放装置的侧视图；
图4是物资投放装置的俯视图；
图5是物资投放装置中储物盘结构；
图6是无人机救援系统的结构功能图；
图7是无人机救援系统的使用流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体说明：一种无人机的救援系统，是通过如下装置实现的，该装置包括：1、四轴无人机、2、GPS通信模块及扬声器、2-1麦克风、3、红外摄像头，4、高清摄像头，5、支脚，6、转动轴与步进电机，7、物资投放总成、7、物资投放总成，8投物口，9缓冲轨道，10储物格，11储物外盘，12储物格旋转架。
总成中包括，储物外盘为圆盘状上下盖板，圆盘内容纳储物旋转架，旋转架在半径方向设有若干隔层隔成若干储物格，储物外盘8的圆盘状下盖板上设有一个缺口作为投物口，投物口出口处设有缓冲轨道；圆盘及储物格旋转架中央为转动轴，转动轴由步进电机带动，投物口，9缓冲板，10储物格，11储物外盘，12储物格架。转动轴与步进电机；四翼无人机可以航程达到50公里以上，负载5KG以上的无人机。
所述地面控制站1能够控制无人机的运转，接受无人机的信息提示；所述四轴无人机1包括动力系统(锂电或内燃发动机)、控制系统、检测无人机的位置；轴支架、中间平台；所述GPS或北斗模块位于中间平台的上表面，能够为无人机进行导航，以及便于地面控制站与电台的联系所述红外摄像头，位于中间平台的侧面；所述高清摄像头拍摄照片，从而识别是否有需要被救者；储物外盘为圆盘状上下盖板，圆盘内容纳储物旋转架，旋转架在半径方向设有若干隔层隔成若干储物格，储物外盘8的圆盘状下盖板上设有一个缺口作为投物口，投物口出口处设有缓冲轨道；圆盘及储物格旋转架中央为转动轴，转动轴由步进电机带动，投物口，9缓冲板，10储物格，11储物外盘，12储物格旋转架。转动轴与步进电机；。
当有地方发生地震、洪灾时，地面控制站控制四轴无人机2搜索，红外摄像头4把所拍摄的图像高清摄像头判断是否有遇难者，当遇到遇难者时，地面控制站1会收到无人机的提示，通过GPS3迅速定位无人机的位置，声音扬声器正常工作，通过数传电台传到地面控制站1，确认地点后派出救援队或直升机迅速赶到救援地点，同时，放下储物格内物资，方便遇难者穿上救生衣，使用水和食物、药品，补充体力，等待救援队的抵达；当救援队救上遇难者后，无人机回到地面控制站补充物资，然后去寻找下一个遇难者。
