[发明专利]一种基于无人机视觉辅助消防炮灭火系统及控制方法

权利要求书

1.一种无人机视觉辅助消防炮灭火系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，利用无人机携带视觉装置至火场上方，通过调整无人机及视觉装置的姿态，视觉装置采用单目摄像机，用于采集无人机正下方二维的火场分布图像，火场分布图像中包括机器人、射流落点、火场火点的信息；

步骤2，无人机视觉控制系统自动完成服务器配置工作、通讯连接状态检测、消防炮姿态角初始化工作；

步骤3，选取火场分布图像中的机器人坐标点、射流轨迹落点坐标点、火焰坐标点，对提取的点坐标进行处理，定位出火点与射流落点的平面位置关系，并将火点与射流落点的平面位置关系转换为消防炮控制装置能够识别的角度、方向控制的信号指令；消防炮控制装置执行信号指令并驱动消防炮向火点喷射灭火剂；

步骤4，当选取的上一个火点处于压制或熄灭状态，选取下一个火点目标和当前射流落点坐标，再次执行动作，射流落点在消防炮控制装置指令下自动移至下一个火点目标，重复步骤3的选点以及喷射过程，直到火场所有火源目标点得到压制或处于熄灭状态；

通过不断更新火场分布图像中的机器人坐标点、射流轨迹落点坐标点、火焰坐标点，完成射流落点逐步向火焰坐标点逼近直至压制该火点扩散并达到灭火的目的；

所述步骤3中由机器人坐标点、射流落点坐标点、火焰坐标点，计算输出消防炮的俯仰角、水平角的控制信息及水平偏转方向的方法为：

俯仰角：

α_n＝arcsin(S_n*sin(2*α_n-1)/S_n-1)/2

水平角：

消防炮水平偏转方向：

令f_n(x_n,y_n)＝(y_2,n-y_1,n)x_n+(x_1,n-x_2,n)y_n+y_1,n*x_2,n-x_1,n*y_2,n

代入第n次选取的火焰坐标点p₃(x_3,n,y_3,n)位置信息：

其中，α_n-1是消防炮第n-1次的俯仰角，以图像的左上角为原点坐标,p₁(x_1,n,y_1,n)代表机器人第n次选取的坐标点位置；p₂(x_2,n,y_2,n)代表射流落点第n次选取的坐标点位置；p₃(x_3,n,y_3,n)代表火焰点第n次选取的坐标点位置；S_n代表第n次选机器人坐标点到射流落点的距离；S_n-1代表第n-1次选机器人坐标点到射流落点的距离。

2.根据权利要求1所述的一种无人机视觉辅助消防炮灭火系统控制方法，其特征在于，当火场出现多个火点时，火点目标的选取策略是根据火势大小、火点距离、危害程度、易扩散火点多个因素，综合判断对火点进行选取；如此实现对多个火点时进行压制或熄灭。