一种用于野外搜救的多功能无人机装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于野外搜救的多功能无人机装置，属于搜救设备领域。该装置由天空端和地面端两部分组成，天空端采用DJI M100无人机作为基本平台，包含自主避障模块、自主起降模块、红外图像处理模块、光学目标检测模块、移动交互模块；地面端包含高性能计算机、安卓移动设备、图像接收器。通过使用四旋翼无人机平台与光学摄像头以及红外摄像头结合优化了目标检测结果，极大的提升了成功进行野外搜救的可能性，同时使用高性能计算机提升了目标检测的效率，并且采用的自主起降模块以及自主避障模块能够有效的保证无人机在野外搜救时的可靠性，相较于传统的搜救方式以及搜救系统，本实用新型专利技术具有很广的应用前景。

A multifunctional UAV device for field search and rescue

The utility model provides a multifunctional unmanned aerial vehicle for search and rescue in the field, which belongs to the field of search and rescue equipment. The sky and the ground terminal end device is composed of two parts, the end using DJI M100 UAV as the basic platform, including obstacle avoidance module, autonomous landing module, image processing module, infrared optical target detection module, mobile interaction module; the ground terminal contains high performance computer, Android mobile device, image receiver. Through the use of four rotor UAV platform with optical camera and infrared camera with optimized target detection results, greatly enhance the success of field rescue possibilities, while the use of high-performance computer to improve the efficiency of target detection, and the self reduce module and obstacle avoidance module can effectively ensure the reliability of the UAV in the wild when the search and rescue, compared with the traditional search and rescue system, the utility model has a wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于野外搜救的多功能无人机装置
本技术属于搜救设备领域，尤其涉及一种用于野外搜救的多功能无人机装置。
技术介绍
无人机搜救是一种新型的、高效的搜救方式，尤其是在许多无法出动人员进行搜救的极端环境下，无人机能给搜救人员提供准确的遇难人员的位置信息。相比于传统的直升机搜救以及人员地毯式搜救，无人机搜索具有低成本，高灵活性，高效率等一般搜救方式不可比拟的优势。经检索，搜救用无人机往往在硬件结构部分有很多创新改进，如中国专利号ZL201420732525.X，授权公告日为2015年4月1日，专利名称为《一种夜间搜救多旋翼无人机》，其在无人机外部结构设计上增加了探照灯、扩音器等一系列设备，并且对无人机的挂载机构进行的改进。该申请案达到了无人机搜救作业的目的，但该申请案采用只是简单的增加量外部的一些物理配件，关键的目标搜索与检测采用的是仍旧是传统的人工识别的方式，这样就会导致搜救效率相对较低，救援的成功率也难以得到有效的提升，因此仍需进一步改进。中国专利号ZL201320346748.8，授权公告日为2014年4月9日，专利名称为《一种基于无人机的山地旅游紧急救援系统》，其在无人机上使用视频和语音传输的方式来对旅客进行救援，但是该申请案采用的是无人直升机，相较于四旋翼无人机，单旋翼无人直升机的稳定性较差难以应对野外复杂的地形情况，并且简单的语音视频信号也难以准确的锁定待救人员的位置。综合比较目前的无人机搜救系统，高效自动的目标检测、自主避障、自主移动降落这三种关键技术都还没有被广泛的应用。现有野外搜救方案存在以下问题：1）需要大量人力物力进行地毯式搜索，效率低下；2）使用的无人机平台稳定性不强，无法适应野外的复杂环境；3）传统无人机搜救仅仅采用了视频传输的方式，实际上还是靠肉眼对目标进行检索，效率低下；4）传统无人机无法自动的起降、寻路、避障导致无人机对野外环境的适应性下降；5）传统的无人机搜救系统仅安装了光学目标检测用具，无法适应全天候的搜救任务。综上，亟待加强野外搜救设备的创新和探索。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种用于野外搜救的多功能无人机装置，能够有效的对待救人员进行检测和定位，大幅度增加搜救的成功率。同时，本技术采用了模块化的设计，充分利用无人机平台上的资源，本系统可以全天候的适用于野外搜救、巡逻侦查等多种任务。本技术采用如下技术方案：一种用于野外搜救的多功能无人机装置，该装置由天空端和地面端两部分组成，天空端采用DJIM100无人机作为基本平台，包含自主避障模块、自主起降模块、红外图像处理模块、光学目标检测模块、移动交互模块，所述红外图像处理模块与光学目标检测模块连接，所述自主避障模块、自主起降模块分别与移动交互模块连接；地面端包含高性能计算机、安卓移动设备、图像接收器，所述安卓移动设备、图像接收器分别与高性能计算机连接。其中，所述自主避障模块采用的是双目摄像机、DJI导航处理器和超声波传感器结合的方式，所述双目摄像机、超声波传感器分别与DJI导航处理器连接和。其中，所述自主起降模块包括DJIZenmuseX3相机和妙算，所述DJIZenmuseX3相机和妙算连接。其中，所述红外图像处理模块采用的是FLIRVURPRO红外热像仪、AV视频采集卡，所述FLIRVURPRO红外热像仪和AV视频采集卡连接，所述AV视频采集卡和妙算连接。其中，所述光学目标检测模块由DJIZenmuseX3相机和图像传输器组成，所述DJIZenmuseX3相机和图像传输器连接。其中，所述移动交互模块包括安卓硬件设备和安卓APP组成。与现有技术相比较，本技术具有以下优点：本技术实现了一种用于野外搜救的多功能无人机装置，通过使用四旋翼无人机平台与光学摄像头以及红外摄像头结合优化了目标检测结果，极大的提升了成功进行野外搜救的可能性，同时使用高性能计算机提升了目标检测的效率，并且采用的自主起降模块以及自主避障模块能够有效的保证无人机在野外搜救时的可靠性，相较于传统的搜救方式以及搜救系统，本技术具有很广的应用前景。附图说明图1为本技术的系统结构图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术包括一种用于野外搜救的多功能无人机装置。用于野外搜救的多功能无人机装置由天空端和地面端两部分组成，天空端采用DJIM100无人机作为基本平台，包含了自主避障模块、自主起降模块、红外图像处理模块、光学目标检测模块、移动交互模块，所述红外图像处理模块与光学目标检测模块连接，所述自主避障模块、自主起降模块分别与移动交互模块连接；地面端则以高性能计算机作为基本平台，包含了高性能计算机、安卓移动设备、图像接收器，所述安卓移动设备、图像接收器分别与高性能计算机连接。其中，自主避障模块。自主避障模块采用的是双目摄像机和超声波传感器结合的方式，自主避障模块中的DJI导航处理器可以根据视差算出距离信息，再根据多次采集到的距离信息构建出3D点云图，结合机器人操作系统ROS，能够完成对障碍自动避开；而超声波传感器则用于对野外变化起伏较高的坡度等进行探测，保证无人机能够在最小安全高度以上飞行，不会突然撞到地面障碍物。其中，自主起降模块。自主起降模块采用的是AprilTag视觉基准系统，由DJIZenmuseX3相机和妙算负责锁定降落点，AprilTag视觉基准系统通过对降落标志的信息荷载进行编码处理来最大限度地减少虚警。通过求解PnP问题，系统可以获取自身相对于标志的位姿，并以此作为位姿调整的依据，从而精确降落在标志上方。其中，红外图像处理模块。红外图像处理模块采用的是FLIRVURPRO红外热像仪、AV视频采集卡，FLIRVURPRO红外热像仪能够探测100米范围内的红外辐射，然后通过妙算的处理转换成为目标的热图像。因为野外环境中待测目标通常为恒温动物，相较于周围背景有着更大的能量，在红外图像上表现的就更为显著，因此可以先用红外图像做预处理，提取出含有目标的可能性较大的区域然后再进一步的使用光学目标检测模块去做进一步的确认，这样极大的提升效率和准确度。其中，光学目标检测模块。光学目标检测模块由DJIZenmuseX3相机和图像传输器组成，DJIZenmuseX3相机可以实时将拍摄到的1080P高清图像通过图像传输器传输回地面端，再由地面端的图像接收器接收后传输给高性能计算机进行处理，这样能够有效的节省无人机自身的系统资源，保证续航时间够长，同时也能提升检测的速度。其中，移动交互模块。移动交互模块主要由安卓硬件设备和安卓APP组成，首先其能充当机载计算设备与地面计算设备的中介，其次能够提供一些必要的交互，例如系统初始化、设定起始点、拍照、录像、返航等功能，最后其还能够飞行器的状态信息，例如剩余电量、飞行高度、实时GPS信息等。其中，地面端由高性能计算机、安卓移动设备、图像接收器组成，地面端主要是用来对无人机进行监控，同时结合无人机上的图像传输器传回来的图像以及红外热像仪判定的高概率区域来进行目标检测，高性能计算机使用基于卷积神经网络的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于野外搜救的多功能无人机装置，其特征在于，该装置由天空端和地面端两部分组成，天空端采用DJI M100无人机作为基本平台，包含自主避障模块、自主起降模块、红外图像处理模块、光学目标检测模块、移动交互模块，所述红外图像处理模块与光学目标检测模块连接，所述自主避障模块、自主起降模块分别与移动交互模块连接；地面端包含高性能计算机、安卓移动设备、图像接收器，所述安卓移动设备、图像接收器分别与高性能计算机连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于野外搜救的多功能无人机装置，其特征在于，该装置由天空端和地面端两部分组成，天空端采用DJIM100无人机作为基本平台，包含自主避障模块、自主起降模块、红外图像处理模块、光学目标检测模块、移动交互模块，所述红外图像处理模块与光学目标检测模块连接，所述自主避障模块、自主起降模块分别与移动交互模块连接；地面端包含高性能计算机、安卓移动设备、图像接收器，所述安卓移动设备、图像接收器分别与高性能计算机连接。2.根据权利要求1所述的一种用于野外搜救的多功能无人机装置，其特征在于，所述自主避障模块采用的是双目摄像机、DJI导航处理器和超声波传感器结合的方式，所述双目摄像机、超声波传感器分别与DJI导航处理器连接和。3.根据权利要求1所述的一种用于野外搜救的多功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：林诗杰，何婉君，余淮，杨文，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42