用于户外固定泳区的快速无人机救援系统技术方案

用于户外固定泳区的快速无人机救援系统，公开了利用无人机对固定泳区进行救援的方法。系统包括呼救手环、控制中心、旋翼无人机。呼救手环在游泳者需要救援时及时发出呼救信息，旋翼无人机接收到呼救信息后自动起飞，并根据呼救者的位置信息和本机的位置信息，自主飞行到呼救者的上方，在到达呼救者上方后，自动下降到合适的高度范围并保持恒定，保证下一步救援设备的准确投放。旋翼无人机在值班员的操控下完成救援设备的投放，之后把呼救者牵引至岸边，在最短时间内对呼救者进行后续救治。

For a fixed outdoor swimming area rapid unmanned rescue system

For a fixed outdoor swimming area rapid unmanned rescue system, and discloses a method for rescue of UAV using fixed swimming area. The system includes call for help bracelet, control center, rotor uav. For timely information on the bracelet issued a call for help swimmers in need of rescue, no rotor automatic take-off received for man-machine information, and according to the position information of the call for help and position information of the machine, the top flight to the call for help, in the above to the call for help, automatic down to the appropriate height range and keep constant. To ensure accurate delivery of rescue equipment next. The rotor UAV completes the rescue equipment under the control of the duty officer, then draws the caller to the shore, and carries out the follow-up treatment for the caller in the shortest time.

【技术实现步骤摘要】
用于户外固定泳区的快速无人机救援系统
本救援系统能根据呼救者的呼救信息在最短时间内实施救援，属于无人机水面救援领域。
技术介绍
无人机飞行速度快，准备时间短，操控灵活且成本低，应用越来越广泛。无人机加载救援设备对水面实施救援也越来越多地被讨论和研究，目前研究比较多的是在两个方面。一方面是水面救援无人机本身。例如中国专利号ZL201520179590.9，名称为：一种水上救援用涵道无人机，授权公告日为2015年7月22日，该专利公开了一种水上救援用涵道无人机，无人机本体套在浮圈内，当续航能力不足时，机体浮圈保护无人机本体不进水，便于后续的回收使用；当救生圈不足时，可以将机体浮圈脱开作救生圈使用。另一方面是水面救援设备的加载和投放。例如中国专利号ZL201420509051.2，名称为：一种无人机空中救生器，授权公告日为2015年4月8日。该专利公开了一种无人机空中救生器，采用自充气救生圈，可一次性挂载4个，高效可靠，投放准确，并且对救援区域环境要求低。这两个方面是无人机水面救援重要的组成部分，是不可或缺的。然而，这些专利只研究了利用无人机进行水面救援中的设备问题，没有对如何使用救援无人机在最短时间内到达呼救者上方并完成救援进行过相关研究。现有文献表明，溺亡过程在6分钟左右，在尽可能短的时间内使用无人机对水面呼救者进行救援，对救援成功至关重要。对于非固定泳区，很难做到对溺水事故的发生进行预判，无法提前布置救援无人机。而对于人流量大，人员密集的户外固定泳区，可以做到提前合理布置救援无人机，能有效降低发生溺亡的概率。
技术实现思路
1、专利技术解决的技术问题。针对已有技术的缺陷，专利技术了用于户外固定泳区的快速无人机救援系统。本救援系统中呼救手环发出呼救信息后，无人机自动起飞，规划最佳路径前往救援，用最短时间到达呼救者上方并下降到合适高度；值班员操控无人机投放救援设备，并把呼救者牵引至岸边，完成救援。2、技术方案。本救援系统包括呼救手环1、控制中心2、旋翼无人机3三部分。呼救手环1采用无线通信向控制中心2和旋翼无人机3发送信息。控制中心2与旋翼无人机3之间采用无线通信相互发送信息，如图1所示。呼救手环1包括电源模块10、手环主控11、指示灯12、按键13、脉搏监测模块14、防水防摔外壳15、定位模块16、信息发送模块17、开关18。所有功能模块都密封于防水防摔外壳15内，电源模块10与手环主控11和开关18连接，指示灯12、按键13、脉搏监测模块14、定位模块16、信息发送模块17均与手环主控11连接，如图2所示。开关18负责电源的接通与断开。电源模块10采用无线充电方式给电池充电，电池为锂电池，负责给整个手环电路供电。指示灯12选用红绿蓝三色灯，用于显示电池电量。脉搏监测模块14为光电脉搏检测模块，实时监测呼救者的脉搏。定位模块16选用GPS或北斗定位模块，负责获取呼救者的位置信息。手环主控11选用芯片STM32F030F4P6，负责读取脉搏和位置信息、监测按键13的按下状态，当手环主控11判断脉搏次数或者变化率超出了正常范围，或者监测到按键13长按下，向信息发送模块17传送呼救信息，呼救信息包括呼救者的脉搏和位置信息；此外，手环主控11检测电源模块10的电量并控制指示灯12显示电量。信息发送模块17负责呼救信息的发送。防水防摔外壳15为绝缘橡胶材质，密封防水。控制中心2包括通信设施20、无人机控制台21、信息显示台22、供电设备23。通信设施20与无人机控制台21连接，信息显示台22与通信设施20和无人机控制台21连接，如图3所示。供电设备23负责给整个控制中心2供电。通信设施20负责接收呼救信息和多旋翼无人机3发送的信息，之后传送给无人机控制台21和信息显示台22，同时负责把无人机控制台21传送的操控信息向旋翼无人机3发送。无人机控制台21配有无人机控制杆，负责生成无人机的操控信息。信息显示台22包括液晶显示屏、喇叭和指示灯，显示呼救者的位置信息、脉搏信息、旋翼无人机3的位置信息、飞行信息、图像信息等。旋翼无人机3包括通信模块30、摄像模块31、救援设备32、定位模块33、飞控模块34、电源35、无人机机体36、主控模块37、救援设备投放机构38，通信模块30、摄像模块31、定位模块33、飞控模块34、电源35、救援设备投放机构38均与主控模块37连接，通信模块30与摄像模块31、定位模块33连接，救援设备32与救援设备投放机构38连接，如图4所示。通信模块30负责与呼救手环1、控制中心2通信。摄像头31采用CMOS摄像头，用于获取现场实时图像，之后把图像信息传送给通信模块30。救援设备32包括游泳圈和救援绳，加载于救援设备投放机构38，通过安全绳连接，负责连接呼救者并使之头部脱离水面。定位模块33选用GPS或北斗定位模块，负责获取本机的位置信息，之后把位置信息传送给通信模块30。飞控模块34选用大疆的NAZA飞控模块，负责本机的飞行姿态控制。电源35为多芯锂电池，给整机供电。主控模块37选用芯片STM32F030F4P6，负责处理通信模块30传送的信息和本机位置信息，生成飞控指令和控制指令，之后把飞控指令传送给飞控模块34，把控制指令传送给摄像模块31、救援设备投放机构38；此外，主控模块37监测本机电量，之后传送给通信模块30。救援设备投放机构38由动作电机和碳纤维支架组成，负责投放救援设备32。3、有益效果。采用本专利技术提供的技术方案，具有如下显著效果。（1）本专利技术的用于户外固定泳区的快速无人机救援系统，其呼救手环除按键长按下后发出呼救信息外，还可以通过监测呼救者的脉搏生理变化，发出呼救信息，保证尽早实施救援。（2）本专利技术的用于户外固定泳区的快速无人机救援系统，其无人机接收到呼救信息后，无人机自动起飞并按计算出的最佳路径前往呼救者上方，尽可能地减少救援所用时间，增加救援的成功率，在到达呼救者上方后，自动下降到合适的高度范围并保持恒定，保证下一步救援设备的准确投放。（3）本专利技术的用于户外固定泳区的快速无人机救援系统，其无人机在值班员操控下完成救援设备的投放后，把呼救者牵引至岸边，能在最短时间内对呼救者进行后续救治。附图说明图1：救援系统整体结构框图。图2：呼救手环原理框图。图3：控制中心原理框图。图4：旋翼无人机原理框图。图5：系统救援流程图。具体实施方式为进一步说明本专利技术的内容，结合附图对本专利技术作详细描述。首先，对救援系统的三大部分呼救手环1、控制中心2、旋翼无人机3的结构内容分别做具体描述。呼救手环1内部结构如图2所示。使用前，先打开手环开关18，观察指示灯12，若指示灯为红色则呼救手环1电量不足，需充电后使用，若指示灯为蓝色则为满电，若指示灯为绿色则电量居中，使用前也需充电到满电状态。使用时，脉搏监测模块14实时获取呼救者的脉搏，定位模块16实时获取呼救者的位置信息。手环主控11实时读取按键13的状态、呼救者的脉搏和位置信息。若手环主控11监测到按键13长按下（时间2秒以上）时，主控模块11把呼救信息传送给信息发送模块17，由信息发送模块17发送，呼救信息包括呼救者的脉搏和位置信息，呼救信息不间断发送，直至救援结束。若主控模块11判断脉搏次数或变化率超出设定的正常范围时，主控模块11把呼救信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于户外固定泳区的快速无人机救援系统包括呼救手环（1）、控制中心（2）、旋翼无人机（3）；其中呼救手环（1）包括电源模块（10）、手环主控（11）、指示灯（12）、按键（13）、脉搏监测模块（14）、防水防摔外壳（15）、定位模块（16）、信息发送模块（17）、开关（18），所有功能模块都密封于防水防摔外壳（15）内，电源模块（10）与手环主控（11）和开关（18）连接，指示灯（12）、按键（13）、脉搏监测模块（14）、定位模块（16）和信息发送模块（17）均与手环主控（11）连接；控制中心（2）包括通信设施（20）、无人机控制台（21）、信息显示台（22）、供电设备（23），通信设施（20）与无人机控制台（21）连接，信息显示台（22）与通信设施（20）和无人机控制台（21）连接；旋翼无人机（3）包括通信模块（30）、摄像模块（31）、救援设备（32）、定位模块（33）、飞控模块（34）、电源（35）、无人机机体（36）、主控模块（37）、救援设备投放机构（38），通信模块（30）、摄像模块（31）、定位模块（33）、飞控模块（34）、电源（35）、救援设备投放机构（38）均与主控模块（37）连接，通信模块（30）与摄像模块（31）、定位模块（33）连接，救援设备（32）与救援设备投放机构（38）连接。...

【技术特征摘要】
2016.05.10 CN 20161030609591.用于户外固定泳区的快速无人机救援系统包括呼救手环（1）、控制中心（2）、旋翼无人机（3）；其中呼救手环（1）包括电源模块（10）、手环主控（11）、指示灯（12）、按键（13）、脉搏监测模块（14）、防水防摔外壳（15）、定位模块（16）、信息发送模块（17）、开关（18），所有功能模块都密封于防水防摔外壳（15）内，电源模块（10）与手环主控（11）和开关（18）连接，指示灯（12）、按键（13）、脉搏监测模块（14）、定位模块（16）和信息发送模块（17）均与手环主控（11）连接；控制中心（2）包括通信设施（20）、无人机控制台（21）、信息显示台（22）、供电设备（23），通信设施（20）与无人机控制台（21）连接，信息显示台（22）与通信设施（20）和无人机控制台（21）连接；旋翼无人机（3）包括通信模块（30）、摄像模块（31）、救援设备（32）、定位模块（33）、飞控模块（34）、电源（35）、无人机机体（36）、主控模块（37）、救援设备投放机构（38），通信模块（30）、摄像模块（31）、定位模块（33）...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐元哲，吴路光，谢鑫刚，龙顺宇，
申请(专利权)人：三亚深海鲸电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：海南,46