[发明专利]用于户外固定泳区的快速无人机救援系统

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

1、发明解决的技术问题。

针对已有技术的缺陷，发明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。