一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法技术

本发明专利技术公开了应急救援领域的一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法。包括：1，根据航空器失事前最后的ADS‑B信息，确定无人机首次搜索区域；2，根据首次搜索区域的地貌特征，确定无人机的机型和无人机搭载的倾斜摄影相机的参数；3，搭载倾斜摄影相机和信号传输设备的无人机按照预设的路径飞行，同时，倾斜摄影相机采集倾斜摄影数据，信号传输设备实时传输倾斜摄影数据；4，构建具有地理位置信息的三维空间模型。本发明专利技术将无人机与倾斜摄影相机进行组合，搭载高清相机，获取航空器失事区域多角度地形纹理影像信息，打破了正射影像只能从垂直角度拍摄的限制，扩大了拍摄角度，并能实时建立航空器失事区域三维模型。

A Visualization Method for Emergency Rescue Search Area after Aircraft Crash

【技术实现步骤摘要】
一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法
本专利技术涉及应急救援领域，特别涉及一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法。
技术介绍
民航业在快速发展，2018年全世界民航共完成12亿人旅客运输量，但航空安全事故仍然时有发生，2018年全世界民航共发生15起严重致死空难，共造成556人死亡，航空器失事区域位于山区时，受地形地貌限制，以及缺少失事区域的可视化影像，救援人员难以直观的了解搜救区域的地形地貌，不能针对性的制定搜救路径，给应急救援行动的展开带来了很大的不便。现有技术主要是通过高分辨卫星遥感数据和计算机建模软件对航空器失事区域进行可视化，受限于DEM高程数据的精度低下，以及地形数据难以第一时间获取，计算机性能等限制，导致可视化建模时间长，精度低，部分区域只有正射影像等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，包括：S1，根据航空器失事前最后的ADS-B信息，确定无人机首次搜索区域；S2，根据首次搜索区域的地貌特征，确定无人机的机型和无人机搭载的倾斜摄影相机的参数；S3，搭载倾斜摄影相机和信号传输设备的无人机按照预设的路径飞行，同时，倾斜摄影相机从多个角度采集应急救援搜寻区域包含经纬度的倾斜摄影数据，信号传输设备实时传输倾斜摄影数据；S4，将倾斜摄影数据用于构建具有地理位置信息的三维空间模型。根据航空器失事前最后的ADS-B信息，确定无人机首次搜索区域，步骤包括：S11，提取失事航空器最后报告ADS-B信息中航空器的经纬度信息、飞行速度V1和高度；S12，根据失事时所剩燃油，估算航空器以飞行速度V1水平飞行的最大时间长度T1；S13，估算航空器从高度处做自由落体坠毁的时间长度T2；S14，以航空器的经纬度信息为中心构造首次搜索区域，首次搜索区域是以A为边长的正方形区域，当T1≥T2时，A=T2×V1；当T1<T2时，A=T1×V1。根据首次搜索区域的地貌特征，确定无人机的机型和无人机搭载的倾斜摄影相机的参数，步骤包括：S21，调取所述首次搜索区域的卫星地图，估算所述首次搜索区域的面积；S22，将所述首次搜索区域的卫星地图转化为所述首次搜索区域的数字高程地图，再由所述数字高程地图转换成等高线图；S23，分析所述等高线图，确定所述首次搜索区域内最高障碍物的高度H1；S24，根据最高飞行高度H和所述首次搜索区域的面积选取无人机机型，其中所述最高飞行高度H﹥H1；S25，根据最高飞行高度H，确定倾斜摄影相机的个数和倾斜夹角范围。倾斜摄影数据还包括高清照片数据、航向角、俯仰角和翻滚角。三维空间模型的地理位置信息根据经纬度得到。预设的路径为Z字形，Z字形路径覆盖的区域是边长为N的正方形区域，其中，N≥A，A为首次搜索正方形区域的边长。方法的步骤还包括：若三维空间模型未覆盖失事航空器解体碎片分布区域，则扩大无人机飞行的范围，使得三维空间模型范围覆盖失事航空器解体碎片分布区域，具体包括：S31，扩大搜索区域，调取扩大范围后的搜索区域的卫星地图；S32，将扩大范围后的搜索区域的卫星地图转化为数字高程地图，再转换成等高线图；S33，根据等高线图，确定扩大范围后的搜索区域内的障碍物最高高度H2；S34，将H2和H3进行比较，确定无人机机型，H3是当前执行任务无人机最高飞行高度；S35，无人机机型按照Z字形飞行路径飞行，同时倾斜摄影相机从多个角度采集扩大范围后的搜索区域的包含经纬度的倾斜摄影数据，信号传输设备实时传输倾斜摄影数据；S36，将倾斜摄影数据用于构建扩大范围后的搜索区域的三维空间模型，并判断扩大范围后的搜索区域的三维空间模型是否覆盖失事航空器解体碎片分布区域，若覆盖，则直接输出扩大范围后的搜索区域的三维空间模型，若未覆盖，则返回步骤S31。将H2和H3进行比较，确定无人机机型，具体是指：若H2>H3，则更换无人机机型，使得无人机的飞行高度满足飞行需求；若H2≤H3，且无人机续航能力能覆盖新的搜索区域，则不更换无人机机型；若H2≤H3，但无人机续航能力不能覆盖新的搜索区域，则更换无人机机型或更换无人机的电池，以满足扩大范围后的搜索区域对续航能力的需求。Z字形飞行路径覆盖的区域是边长为2N或3N的正方形区域，其中，N≥A1，A1为扩大范围后的正方形搜索区域的边长。一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法的装置，包括至少一个无人机，以及搭载在无人机上的至少一个倾斜摄影相机和至少一个信号传输设备，倾斜摄影相机从多个角度采集应急救援搜寻区域包含经纬度的倾斜摄影数据，信号传输设备传输倾斜摄影数据，搭载倾斜摄影相机和信号传输设备的无人机能够执行上述的方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术将无人机与倾斜摄影相机进行组合，搭载高清相机，能够及时获取航空器失事区域多角度地形纹理影像信息，通过计算机三维建模技术，快速构建具有准确地理位置信息的三维空间模型，能精确的重建航空器失事区域的地形地貌与建筑物的细节特征，提高了建模的效率和质量，实景模型的精度可达到毫米级。2、由于数据实时从倾斜摄影相机传回地面工作站，能在航空器失事后短时间内制作高分辨率、可测量的搜救区域三维实景模型辅助应急搜救指挥决策。附图说明图1为本专利技术一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法的流程图；图2为实施例1中的航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法的流程图；图3为实施例1中以时间T2为参考的首次搜索区域图；图4为实施例1中以时间T1为参考的首次搜索区域图；图5为实施例1中扩大范围后的Z字形路径图；图6为实施例1中再次扩大范围后的Z字形路径图；图7为实施例2中航空器失事区域为城镇时，城镇失事区域三维实景建模图；图8为实施例2中城镇失事区域三维实景失事区域局部放大图；图9为实施例2中城镇失事区域三维实景建模俯视图；图10为实施例2中失事区域建筑物空间距离量测图；图11为实施例2中航空器失事区域为山谷时，三维实景建模图；图12为实施例2中航空器失事区域为山谷时，山谷区域俯视图。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1本专利技术一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法的流程图如图1所示，本实施例中，作为本专利技术的一种具体实施例，一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法的流程图如图2所示，包含以下步骤：第一步：根据空管部门、航空公司等提供的航空器失事前信息，确定无人机首次搜寻区域。确定搜寻区域通常是制定搜寻计划的第一步，该范围应包含失事航空器的残骸和所有可能幸存者的位置。可利用民航系统的一种主动监视手段——ADS-B，先提取失事航空器最后报告ADS-B信息中航空器的最后位置（即航空器最后发出的经纬度信息）和高度信息，然后基于最后位置，确定搜寻范围，具体方法为：失事时，根据所剩燃油，估算失事航空器以最后汇报的速度V1水平飞行的时长，设定该最大飞行时间长度为T1；失事时，若航空器所处高度位置为H2，则可以计算出航空器从H2高度位置处做自由落体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，包括：S1，根据航空器失事前最后的ADS‑B信息，确定无人机首次搜索区域；S2，根据所述首次搜索区域的地貌特征，确定无人机的机型和所述无人机搭载的倾斜摄影相机的参数；S3，搭载所述倾斜摄影相机和信号传输设备的无人机按照预设的路径飞行，同时，所述倾斜摄影相机从多个角度采集应急救援搜寻区域包含经纬度的倾斜摄影数据，所述信号传输设备实时传输所述倾斜摄影数据；S4，将所述倾斜摄影数据用于构建具有地理位置信息的三维空间模型。

【技术特征摘要】
1.一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，包括：S1，根据航空器失事前最后的ADS-B信息，确定无人机首次搜索区域；S2，根据所述首次搜索区域的地貌特征，确定无人机的机型和所述无人机搭载的倾斜摄影相机的参数；S3，搭载所述倾斜摄影相机和信号传输设备的无人机按照预设的路径飞行，同时，所述倾斜摄影相机从多个角度采集应急救援搜寻区域包含经纬度的倾斜摄影数据，所述信号传输设备实时传输所述倾斜摄影数据；S4，将所述倾斜摄影数据用于构建具有地理位置信息的三维空间模型。2.如权利要求1所述的一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，S1的步骤包括：S11，提取失事航空器最后报告ADS-B信息中航空器的经纬度信息、飞行速度V1和高度；S12，根据失事时所剩燃油，估算航空器以飞行速度V1水平飞行的最大时间长度T1；S13，估算航空器从所述高度处做自由落体坠毁的时间长度T2；S14，以所述航空器的经纬度信息为中心构造首次搜索区域，所述首次搜索区域是以A为边长的正方形区域，当T1≥T2时，A=T2×V1；当T1<T2时，A=T1×V1。3.如权利要求1所述的一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，根据所述首次搜索区域的地貌特征，确定无人机的机型和所述无人机搭载的倾斜摄影相机的参数，步骤包括：S21，调取所述首次搜索区域的卫星地图，估算所述首次搜索区域的面积；S22，将所述首次搜索区域的卫星地图转化为所述首次搜索区域的数字高程地图，再由所述数字高程地图转换成等高线图；S23，分析所述等高线图，确定所述首次搜索区域内最高障碍物的高度H1；S24，根据最高飞行高度H和所述首次搜索区域的面积选取无人机机型，其中所述最高飞行高度H﹥H1；S25，根据最高飞行高度H，确定倾斜摄影相机的个数和倾斜夹角范围。4.如权利要求1所述的一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，所述倾斜摄影数据还包括高清照片数据、航向角、俯仰角和翻滚角。5.如权利要求1所述的一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，所述三维空间模型的地理位置信息根据所述经纬度得到。6.如权利要求1所述的一种航空器失事后应急救援搜寻区域可视化方法，其特征在于，所述预设的路径为Z字形，所述Z字形路径覆盖的区域是边长为N的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘卫军，刘铠源，宋歌，王玄，王润东，左青海，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，潘卫军，刘铠源，
类型：发明
国别省市：四川,51