基于無人機(jī)的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)及其探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人機(jī)，具體涉及一種基于無人機(jī)的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)及其探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)往往只能靜態(tài)探測某一區(qū)域的空氣污染程度，無法實現(xiàn)多地區(qū)測量，并且傳統(tǒng)的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)無法對污染源進(jìn)行精確定位，并且無人機(jī)由于能源的限制，飛行半徑小，無法長時間飛行，因此造成火災(zāi)監(jiān)控范圍窄的問題。
[0003]因此，為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于無人機(jī)的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)及其探測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于無人機(jī)的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)及其探測方法，通過運用無人機(jī)實現(xiàn)大范圍火災(zāi)易發(fā)區(qū)域監(jiān)控。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)，包括:適于探測煙霧的無人機(jī)，與所述無人機(jī)無線通訊的基站服務(wù)器，以及機(jī)翼上覆蓋有太陽能電池板，且所述太陽能電池板適于將光能轉(zhuǎn)換為無人機(jī)所需電能。
[0006]進(jìn)一步，所述無人機(jī)包括:機(jī)載處理器模塊，與該機(jī)載處理器模塊相連的煙霧檢測傳感單元、機(jī)載導(dǎo)航定位模塊；當(dāng)所述無人機(jī)在飛行過程中檢測到煙霧時，所述機(jī)載處理器模塊根據(jù)機(jī)載導(dǎo)航定位模塊對飛機(jī)當(dāng)前所在地進(jìn)行定位，并將定位數(shù)據(jù)發(fā)送至基站服務(wù)器;所述機(jī)載處理器模塊還適于根據(jù)基站服務(wù)器發(fā)送的該地區(qū)的風(fēng)向數(shù)據(jù)，確定煙霧發(fā)生地區(qū)的方向。
[0007]進(jìn)一步，當(dāng)無人機(jī)檢測到煙霧后，所述機(jī)載處理器模塊控制無人機(jī)繞煙霧區(qū)域盤旋，以鎖定當(dāng)前煙霧區(qū)域;并在鎖定煙霧區(qū)域后，無人機(jī)進(jìn)入煙霧區(qū)，且向下俯沖，同時調(diào)整飛行姿態(tài)使無人機(jī)始終在煙霧帶中飛近煙霧發(fā)生地區(qū)，即當(dāng)無人機(jī)在俯沖過程中，若煙霧檢測傳感單元檢測到無人機(jī)脫離煙霧帶時，修正飛行姿態(tài)，以使無人機(jī)保持在煙霧帶中，逐漸飛近煙霧發(fā)生地區(qū)，當(dāng)無人機(jī)到達(dá)一定高度后，對煙霧發(fā)生地區(qū)進(jìn)行鎖定，并把煙霧發(fā)生地區(qū)的精確位置發(fā)送給基站服務(wù)器。
[0008]進(jìn)一步，所述無人機(jī)還帶有航拍裝置，且將航拍視頻發(fā)送至基站服務(wù)器;所述火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)還包括:與基站服務(wù)器無線通信的車載導(dǎo)航系統(tǒng);所述車載導(dǎo)航系統(tǒng)適于根據(jù)無人機(jī)發(fā)送的煙霧發(fā)生地區(qū)的精確位置作為目標(biāo)位置引導(dǎo)車輛駛?cè)朐摰貐^(qū);所述車載導(dǎo)航系統(tǒng)包括:車載處理器模塊，與該車載處理器模塊相連的車載導(dǎo)航定位模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊;所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲有地圖數(shù)據(jù)、車型轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù);所述車載處理器模塊適于根據(jù)車輛當(dāng)前地點和目標(biāo)位置，以及結(jié)合當(dāng)前車輛的轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)規(guī)劃導(dǎo)航路徑。
[0009]進(jìn)一步，所述車載處理器模塊適于預(yù)先計算出車輛當(dāng)前地點和目標(biāo)位置之間的若干條初步規(guī)劃導(dǎo)航路徑;并在各初步規(guī)劃導(dǎo)航路徑中查找相應(yīng)彎道路段，且根據(jù)本車型所對應(yīng)的轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)篩選各彎道路段，即獲得適合本車型的彎道路段所對應(yīng)的規(guī)劃導(dǎo)航路徑。
[0010]進(jìn)一步，從車型轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)中獲取本車型所對應(yīng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑r;所述處理器適于將最小轉(zhuǎn)彎半徑r與各彎道路段的彎道半徑R相比較，篩選出彎道半徑R大于等于最小轉(zhuǎn)彎半徑r的彎道路段，并根據(jù)各篩選后的彎道路段及車輛當(dāng)前地點和目標(biāo)位置重新規(guī)劃導(dǎo)航路徑。
[0011 ]進(jìn)一步，所述車載處理器模塊還適于將獲得的彎道路段的實時路況進(jìn)行分級，即分為暢通、緩行、擁擠、擁堵四種級別，且將四種級別作為相應(yīng)的權(quán)重對彎道半徑R進(jìn)行修正；S卩Rl=R*(l-kx);式中，Rl為修正后的彎道半徑，k為權(quán)重系數(shù)，以分別表示暢通、緩行、擁擠、擁堵四種級別，X為彎道修正系數(shù)，取0〈χ〈1。
[0012]進(jìn)一步，所述車載處理器模塊還與車后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連；當(dāng)車輛在進(jìn)入彎道后，車載處理器模塊根據(jù)從地圖上獲得的該彎道路段及結(jié)合當(dāng)前車速，在前輪轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，自動調(diào)整后輪的轉(zhuǎn)向角度，即車輛在轉(zhuǎn)向時，實現(xiàn)后輪前束。
[0013]又一方面，為了解決上述同樣的技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種火災(zāi)遠(yuǎn)程探測方法，通過無人機(jī)探測煙霧區(qū)域，并將探測數(shù)據(jù)發(fā)送至基站服務(wù)器，且所述無人機(jī)的機(jī)翼上覆蓋有太陽能電池板，且所述太陽能電池板適于將光能轉(zhuǎn)換為無人機(jī)所需電能。
[0014]進(jìn)一步，所述無人機(jī)包括:機(jī)載處理器模塊，與該機(jī)載處理器模塊相連的煙霧檢測傳感單元、機(jī)載導(dǎo)航定位模塊；當(dāng)所述無人機(jī)在飛行過程中檢測到煙霧時，所述機(jī)載處理器模塊根據(jù)機(jī)載導(dǎo)航定位模塊對飛機(jī)當(dāng)前所在地進(jìn)行定位，并將定位數(shù)據(jù)發(fā)送至基站服務(wù)器;所述機(jī)載處理器模塊還適于根據(jù)基站服務(wù)器發(fā)送的該地區(qū)的風(fēng)向數(shù)據(jù)，確定煙霧發(fā)生地區(qū)的方向。
[0015]當(dāng)無人機(jī)檢測到煙霧時，所述機(jī)載處理器模塊控制無人機(jī)繞煙霧區(qū)域盤旋，逐漸縮小盤旋范圍，以鎖定當(dāng)前煙霧區(qū)域，并在鎖定煙霧區(qū)域后，無人機(jī)進(jìn)入煙霧區(qū)，且向下俯沖，同時調(diào)整飛行姿態(tài)使無人機(jī)始終在煙霧帶中飛近煙霧發(fā)生地區(qū)，即當(dāng)無人機(jī)在俯沖過程中，若煙霧檢測傳感單元檢測到無人機(jī)脫離煙霧帶時，修正飛行姿態(tài)，以使無人機(jī)保持在煙霧帶中，逐漸飛近煙霧發(fā)生地區(qū)，當(dāng)無人機(jī)到達(dá)一定高度后，對煙霧發(fā)生地區(qū)進(jìn)行鎖定，并把煙霧發(fā)生地區(qū)的精確位置發(fā)送給基站服務(wù)器。
[0016]進(jìn)一步，所述無人機(jī)還帶有航拍裝置，且將航拍視頻發(fā)送至基站服務(wù)器；以及所述火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)還包括:與基站服務(wù)器無線通信的車載導(dǎo)航系統(tǒng);所述車載導(dǎo)航系統(tǒng)適于根據(jù)無人機(jī)發(fā)送的煙霧發(fā)生地區(qū)的精確位置作為目標(biāo)位置引導(dǎo)車輛駛?cè)朐摰貐^(qū);所述車載導(dǎo)航系統(tǒng)包括:車載處理器模塊，與該車載處理器模塊相連的車載導(dǎo)航定位模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊;所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲有地圖數(shù)據(jù)、車型轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù);所述車載處理器模塊適于根據(jù)車輛當(dāng)前地點和目標(biāo)位置，以及結(jié)合當(dāng)前車輛的轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)規(guī)劃導(dǎo)航路徑;所述車載處理器模塊適于預(yù)先計算出車輛當(dāng)前地點和目標(biāo)位置之間的若干條初步規(guī)劃導(dǎo)航路徑；并在各初步規(guī)劃導(dǎo)航路徑中查找相應(yīng)彎道路段，且根據(jù)本車型所對應(yīng)的轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)篩選各彎道路段，即獲得適合本車型的彎道路段所對應(yīng)的規(guī)劃導(dǎo)航路徑;從車型轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)中獲取本車型所對應(yīng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑r;所述處理器適于將最小轉(zhuǎn)彎半徑r與各彎道路段的彎道半徑R相比較，篩選出彎道半徑R大于等于最小轉(zhuǎn)彎半徑r的彎道路段，并根據(jù)各篩選后的彎道路段及車輛當(dāng)前地點和目標(biāo)位置重新規(guī)劃導(dǎo)航路徑;所述車載處理器模塊還適于將獲得的彎道路段的實時路況進(jìn)行分級，即分為暢通、緩行、擁擠、擁堵四種級別，且將四種級別作為相應(yīng)的權(quán)重對彎道半徑R進(jìn)行修正；即Rl=R*(l-kx);式中，Rl為修正后的彎道半徑，k為權(quán)重系數(shù)，以分別表示暢通、緩行、擁擠、擁堵四種級別，X為彎道修正系數(shù)，取0〈χ〈1;所述車載處理器模塊還與車后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連；當(dāng)車輛在進(jìn)入彎道后，車載處理器模塊根據(jù)從地圖上獲得的該彎道路段及結(jié)合當(dāng)前車速，在前輪轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，自動調(diào)整后輪的轉(zhuǎn)向角度，即車輛在轉(zhuǎn)向時，實現(xiàn)后輪前束。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所涉及的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)及其探測方法通過機(jī)翼上覆蓋有太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)換為無人機(jī)所需電能，極大的擴(kuò)展了無人機(jī)的飛行區(qū)域，有利于進(jìn)行大面積火災(zāi)監(jiān)控，并且還能夠?qū)ξ廴驹吹姆较蜻M(jìn)行初判，然后再進(jìn)行精確定位，以準(zhǔn)確鎖定煙霧發(fā)生地區(qū)的地理位置，具有判斷準(zhǔn)確，定位精度高的優(yōu)點;并且還通過航拍裝置能夠查看煙霧發(fā)生地區(qū)的具體情況，便于基站服務(wù)器的工作人員委派車輛，進(jìn)行執(zhí)法或采取相應(yīng)措施(如救援、滅火等措施)，還可以根據(jù)委派的車型轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)據(jù)指定相應(yīng)導(dǎo)航路徑，以保證相應(yīng)工作人員能夠快速到達(dá)現(xiàn)場。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0019]圖1為本發(fā)明的火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)的原理框圖；
圖2為無人機(jī)繞煙霧區(qū)域盤旋軌跡；
圖3為無人機(jī)在煙霧帶內(nèi)的俯沖軌跡；
圖4為模擬的城市道路路徑。
[0020]圖中:無人機(jī)1、煙霧區(qū)域2、煙霧帶3、煙霧發(fā)生地區(qū)4。
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0022]實施例1
如圖1所示，實施例1提供了一種火災(zāi)遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)，包括:適于探測煙霧的無人機(jī)，與所述無人機(jī)無線通訊的基站服務(wù)器，以及機(jī)翼上覆蓋有太陽能電池板，且所述太陽能電池板適于將光能轉(zhuǎn)換為無人機(jī)所需電能。
[0023]具體的，所述無人機(jī)內(nèi)設(shè)有鋰電池，太陽能電池板通過充放電控制器與鋰電池相連，且充放電控制器的輸出供電端與無人機(jī)取電端相連。其中，所述充放電控制器可以采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
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