[发明专利]一种基于无人机的儿童防溺水监控方法、系统及无人机

权利要求书

1.一种基于无人机的儿童防溺水监控方法，其特征在于，包括预警阶段和救援阶段；

所述预警阶段包括：服务器与无人机建立连接，服务器根据附近无人机的电池续航状态以及距离监控地点的距离通知无人机到达目标位置；无人机获得目标位置后，根据地图信息和当前风向信息规划一条事件最短路径到达目标位置；在目标位置将监控到的实时视频上传至服务器，由服务器再发送至监护人终端；若成功劝离人体或人体未发生溺水危险，则无人机自主返航到出发点并自主充电；

所述事件最短路径通过以下方法获得：

S1：无人机首先将三维地图信息网格化；

S2：将三维地图中的障碍物赋予最高代价权重；

S3：采用人工势场法，根据无人机起点和终点信息计算三维网格的每一格的代价权重；

S4：根据风向和风力大小，沿着风向方向逐步提高每个网格代价权重；

S5：采用D*算法在三维网格中搜索从起点到终点的最低代价路径；

所述救援阶段包括：若人体下水后，无人机将人体下水的视频信息实时上传至服务器，服务器对视频信息进行行为分析，判断人体是否处于溺水状态，若判断为溺水，则服务器远程指挥无人机实施救援；无人机到达人体位置，释放救援装置，为人体提供可靠浮力；若人体已经沉入水中，则无人机入水救援，并在水下释放救援装置。

2.根据权利要求1所述基于无人机的儿童防溺水监控方法，其特征在于，所述预警阶段中，还包括：无人机起飞后，服务器根据当前无人机阵列的电池续航状态，规划候补无人机进行准备，同时通知救援中心人工客服准备随时人工介入营救活动；且服务器在电池续航短缺之前，自动调度下一台无人机接替当前无人机进行监护。

3.根据权利要求1或2所述基于无人机的儿童防溺水监控方法，其特征在于，当无人机入水救援时，无人机通过通信浮标提供和视频画面给服务器，以监测溺水者的水下动态。

4.根据权利要求1或2所述基于无人机的儿童防溺水监控方法，其特征在于，所述无人机具有自主飞行、自主定位、自主返航和自主充电功能；

所述自主飞行通过以下方式实现：通过全局路径规划和局部路径规划两个层次的路径规划算法来实现，算法启动之前系统先将三维地图栅格化，然后通过D*全局路径规划算法计算无人机当前位置到达监目标位置的完整飞行路径，再加入当前无人机的动力学特征采用DWA算法对全局路径进行逼近，逼近后的运算结果控制无人机飞往事发位置；

所述自主定位通过以下方式实现：配合使用基于自主可控的处理器，搭载北斗信号、电子罗盘、惯性导航以及VSLAM算法，无人机在计算自身位置的同时构建环境地图，实现自主定位；

所述自主返航通过以下方式实现：在无人机结束监控或候补无人机到达现场时，无人机会获得服务器给出的返航指令，若无人机起飞点被其它候补无人机使用，服务器会调度其最近的可用返航点指示其返航；

所述自主充电通过以下方式实现：当无人机降落到指定位置以后，自主充电装置通过红外导引与无人机上的充电点接触进行自主充电。