一种特种环境侦查系统及特种环境的快速侦察方法技术方案

本发明专利技术涉及一种特种环境侦查系统和特种环境的快速侦察方法，所述侦察方法包括步骤：步骤S1.通过控制终端控制多个微型飞行器进入特种环境空间；步骤S2.所述多个微型飞行器组建微型移动式无线传感网络；步骤S3.所述多个微型飞行器通过搭载的微环境传感器和微型高清摄像头侦查特种环境空间；步骤S4.所述多个微型飞行器通过无线通信模块将信息回传；步骤S5.控制终端分析回传的信息。本发明专利技术实现了对存在危险、人员不宜进入的特种环境空间的多点、快速无线侦察，可有效提高对视距范围外特种空间的环境认知能力。

Special environment detection system and rapid reconnaissance method of special environment

Rapid reconnaissance method of the present invention relates to a special environmental investigation system and special environment, the reconnaissance method comprises the following steps: step S1. by controlling the terminal control of a plurality of micro air vehicles into the special environment of space; step S2. the plurality of MAV formation micro mobile wireless sensor network; step S3. through the plurality of micro air vehicles micro sensor and micro environment equipped with high-definition camera investigation special environmental space; step S4. the plurality of MAV will return information through the wireless communication module; step S5. control terminal analysis return information. The invention realizes multi-point and rapid wireless reconnaissance of the special environment space which is in danger and people are not allowed to enter, and can effectively improve the environment cognition ability of the special space outside the sight range.

【技术实现步骤摘要】
一种特种环境侦查系统及特种环境的快速侦察方法
本专利技术涉及环境探测
，尤其涉及一种特种环境侦查系统及特种环境的快速侦察方法。
技术介绍
易燃、易爆、有毒、有害气体泄漏，常常是造成重大安全事故的直接原因，一旦发生火灾、爆炸或有害气体的大范围泄漏，将严重威胁人民群众的生命及财产安全，对救援人员自身安全也构成极大威胁。目前，对危险环境侦查的研究较多，主要的技术手段为视频信息采集，即通过无人车或无人飞行器搭载摄像头，将现场视频信息摄录并发送回主控端；或在目标区域预先布设无线传感器，组建无线传感网络，以实现对区域环境信息的实时监测。这些研究取得了一些进展，但仍存在一些不足，如：空间中的危险气体通常无法通过视频或图像信息进行辨识，因此单纯依靠摄像头所能采集的有效信息非常有限；而预先布设无线传感器，组建无线传感网络的方法成本高、灵活度差、实现难度大，且需要电源或电池供电。常规的环境传感器由于功耗较大，在使用电池的条件下工作时间较短，难以满足长时间工作的要求；而采用外部电源则会增加系统的复杂程度，且当危险状况发生时外部电源极易失效或被迫主动关闭，使传感网络无法工作。因此，有必要提供一种环境侦测方法，解决传统的基于视频信息采集的环境侦查方式所能提供的有效信息十分有限，以及布设式无线传感网络在外部电源失效情况下无法工作，且造价高、维护困难、灵活度差的问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于微型移动式无线传感节点的特种环境侦查系统及特种环境的快速侦察方法，用以解决现有方法存在的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：提供一种特种环境侦查系统，系统包括：微型飞行器、控制终端。多个微型飞行器通过控制终端组成微型移动式无线传感网络。微型飞行器搭载设备包括：嵌入式处理器、微电机及配套桨叶、电池、微型高清摄像头及控制机构、微惯性测量单元、微环境传感器、无线通讯模块、卫星定位接收机。具体的，所述电池为锂电池；所述微电机及配套桨叶用于实现微型飞行器的飞行；所述微型高清摄像头用于进行视频拍摄，控制机用于进行微型高清摄像头的姿态调整；所述嵌入式处理器为ARM架构的微处理器，运行微型飞行器的控制程序；所述微惯性测量单元用于实时计算微型飞行器的姿态角度；所述微环境传感器用于实时测量周围环境的温湿度、气压、目标气体浓度；所述微惯性测量单元与微环境传感器通过I2C(Inter-IntegratedCircuit)总线将测量信息发送到嵌入式处理器；所述无线通讯模块包括数据无线传输模块和视频无线传输模块，数据无线传输模块为支持SPI数据总线和2.4G无线通讯的芯片级产品，视频无线传输模块压缩并发送微型高清摄像头摄录的视频数据；所述卫星定位接收机通过串口将定位数据发送到嵌入式处理器。进一步的，嵌入式处理器的控制程序实现：嵌入式处理器时钟、外设、总线的初始化、无线通讯模块的数据收发控制、微惯性测量单元及微环境传感器的设置与测量数据读取、卫星定位接收机的定位信息读取、微型高清摄像头的控制以及微型飞行器的飞行控制。具体的，所述控制终端包括：计算机、控制手柄和无线通讯模块；控制手柄和无线通讯模块通过USB接口与计算机相连；无线通讯模块，用于进行数据和控制命令的收发，包括数据无线传输模块和视频无线传输模块，数据无线传输模块为支持SPI数据总线和2.4G无线通讯的产品，视频无线传输模块用于接收并解压缩微型高清摄像头摄录的视频数据；计算机运行可视化控制程序并显示、存储微型飞行器发送的数据；控制手柄产生的控制命令经计算机解读后通过无线通讯模块发送到微型飞行器。本专利技术还提供一种特种环境的快速侦察方法，包括步骤：步骤S1.通过控制终端控制多个微型飞行器进入特种环境空间；步骤S2.所述多个微型飞行器通过控制终端组建微型移动式无线传感网络；步骤S3.所述多个微型飞行器通过搭载的微环境传感器和微型高清摄像头侦查特种环境空间；步骤S4.所述多个微型飞行器通过机载无线通信模块将信息回传；步骤S5.控制终端分析回传的信息。其中，步骤S1中控制终端通过手动控制微型飞行器进入特种环境空间，或者通过设定微型飞行器的目标姿态角度，并通过控制终端的无线通讯模块将目标姿态角度发送至微型飞行器。步骤S3进一步包括：微型飞行器进入目标空间后，嵌入式处理器读取微环境传感器采集的信息，并将信息通过SPI总线发送到无线通讯模块，以无线通讯的方式传回控制终端。步骤S3中，控制终端通过可视化控制程序向高清摄像头发送摄录指令及调整摄录方向指令。步骤S5中，控制终端的可视化控制程序对数据和微型飞行器的空间分布信息进行图形化显示，或者显示特种环境空间内信息的分布云图。本专利技术有益效果如下：本专利技术通过搭载微环境传感器、微惯性测量单元、微型高清摄像头、卫星定位接收机的微型飞行器，实现了对存在危险、人员不宜进入的特种环境空间的多点、快速无线侦察，提高了对视距范围外特种空间的环境认知能力，进一步实现对特种环境空间的大范围、快速侦察。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为微型飞行器的结构示意图；图2为控制终端的结构示意图；图3为特种环境的快速侦察方法的流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。本专利技术的具体实施例分别公开了一种特种环境侦查系统和特种环境侦查方法，所述特种环境是：充满有毒有害物质或/和存在爆炸、坍塌等高风险，人员无法或不宜进入，但微型飞行器可在其中飞行的环境空间。本专利技术的第一具体实施例，公开了一种特种环境侦查系统，包括：微型飞行器1、控制终端2；多个微型飞行器组成微型移动式无线传感网络。微型飞行器搭载设备包括：嵌入式处理器3、微电机及配套桨叶4、电池5、微型高清摄像头及控制机构6、微惯性测量单元7、微环境传感器8、无线通讯模块9、卫星定位接收机10。其中，整个微型飞行器通过电池5供电，该电池具体采用锂电池。微电机及配套桨叶4用于实现微型飞行器的飞行。微型高清摄像头6用于进行视频拍摄，控制机构6用于进行微型高清摄像头的姿态调整。微型高清摄像头拍摄的视频数据发送到嵌入式处理器，再通过无线通讯模块发送出去。嵌入式处理器3为ARM架构的微处理器，可通过调制PWM信号的占空比对微电机及配套桨叶的转速进行控制，实现对微型飞行器升力的调节。微惯性测量单元7可实时计算微型飞行器的姿态角度。微环境传感器8可实时测量周围环境的温湿度、气压、目标气体浓度。微惯性测量单元与微环境传感器通过I2C总线将测量信息发送到嵌入式处理器。无线通讯模块9包括数据无线传输模块和视频无线传输模块。数据无线传输模块为支持SPI数据总线和2.4G无线通讯的芯片级产品；视频无线传输模块可压缩并发送微型高清摄像头摄录的视频数据。数据无线传输模块和视频无线传输模块的尺寸小于1cm×1cm，最大通讯距离大于100m，质量小于1g。卫星定位接收机10通过串口将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特种环境侦查系统，其特征在于，包括：微型飞行器、控制终端；多个微型飞行器通过控制终端组成微型移动式无线传感网络；微型飞行器搭载设备包括：嵌入式处理器、微电机及配套桨叶、电池、微型高清摄像头及控制机构、微惯性测量单元、微环境传感器、无线通讯模块、卫星定位接收机。

【技术特征摘要】
1.一种特种环境侦查系统，其特征在于，包括：微型飞行器、控制终端；多个微型飞行器通过控制终端组成微型移动式无线传感网络；微型飞行器搭载设备包括：嵌入式处理器、微电机及配套桨叶、电池、微型高清摄像头及控制机构、微惯性测量单元、微环境传感器、无线通讯模块、卫星定位接收机。2.根据权利要求1所述的特种环境侦查系统，其特征在于，所述电池为锂电池；所述微电机及配套桨叶用于实现微型飞行器的飞行；所述微型高清摄像头用于进行视频拍摄，控制机构用于进行微型高清摄像头的姿态调整；所述嵌入式处理器为ARM架构的微处理器，运行微型飞行器的控制程序；所述微惯性测量单元用于实时计算微型飞行器的姿态角度；所述微环境传感器用于实时测量周围环境的温湿度、气压、目标气体浓度；所述微惯性测量单元与微环境传感器通过I2C总线将测量信息发送到嵌入式处理器；所述无线通讯模块包括数据无线传输模块和视频无线传输模块，数据无线传输模块为支持SPI数据总线和2.4G无线通讯的芯片级产品，视频无线传输模块压缩并发送微型高清摄像头摄录的视频数据；所述卫星定位接收机用于获取定位数据，并通过串口将定位数据发送到嵌入式处理器。3.根据权利要求2所述的特种环境侦查系统，其特征在于，所述嵌入式处理器的控制程序实现：嵌入式处理器时钟、外设、总线的初始化、无线通讯模块的数据收发控制、微惯性测量单元及微环境传感器的设置与测量数据读取、卫星定位接收机的定位信息读取、微型高清摄像头的控制以及微型飞行器的飞行控制。4.根据权利要求1所述的特种环境侦查系统，其特征在于，所述控制终端包括：计算机、控制手柄和无线通讯模块；控制手柄和无线通讯模块通过USB接口与计算机相连；无线通讯模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇航，葛晓飞，许诺，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11