一种基于无人机平台的海上救援系统及救援方法

摘要

本发明公开了一种基于无人机平台的海上救援系统及救援方法，该系统包括：无人机平台、探测系统、救援系统及地面站系统；探测系统用于搜寻落水人员，并传送给地面站系统，以使地面站系统寻找落水人员所在位置；地面站系统用于根据探测系统的信息控制救援系统向落水人员所在位置投放救援装置；还用于控制无人机平台携带救援装置及落水人员返航。该方法包括：寻找落水人员所在位置；向落水人员所在位置投放救援装置；携带救援装置及落水人员返航。本发明的基于无人机平台的海上救援系统及救援方法，体积小，可以应用于船舶上，可以大批量地及时投入海上救援工作，提高了救援的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及海上救援技术领域，特别涉及一种基于无人机平台的海上救援系统及救援方法。

背景技术

海上人员落水后，容易受到海水浸泡、海洋生物侵袭等伤害，在海水中浸泡时间过长，还容易产生低温症，落水人员如果伴随有开放性伤口，受到海水渗透后则易发生电解质紊乱。因此，救援的首要任务是尽量让落水人员脱离海水浸泡，救援的过程中还应避免造成二次损伤。

落水人员海上搜救的任务非常艰巨。在中远海域发生的海难、空难，由于远离陆地，无法及时调动大量救助船、直升机参与救援，完全依靠事故海域附近船舶、飞机的自身搜救能力，难以成功实现落水人员的搜救。目前研制的救援设备还有救生浮索、救生浮台等。但是仍然具有一些安全问题，例如救生浮索装置具有较远的抛射距离，但由于采用火箭动力，其危险性较高。

申请号为：201520882142.5的中国实用新型专利公开了一种用于海上救援的捕捞器。该专利中，飞行器上安装具有救人渔网的捕捞器，救人渔网可自动展开并收缩，将落水人员收入救人渔网中，然后向上提升使落水人员脱离水面。此发明需使用飞行器使落水人员脱离水中，故必须使用大型飞行器，如直升机等，此方案成本高、适用性差。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于无人机平台的海上救援系统及救援方法，体积小，可以应用于船舶上，可以大批量地及时投入海上救援工作，提高了救援的效率。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种基于无人机平台的海上救援系统，其包括：无人机平台、探测系统、救援系统以及地面站系统；其中，

所述探测系统用于搜寻落水人员，并将落水人员的信息发送给所述地面站系统，以使所述地面站系统根据所述信息寻找落水人员所在位置；

所述地面站系统用于根据所述探测系统的信息控制所述救援系统向所述落水人员所在位置投放救援装置，还用于控制所述无人机平台携带所述救援装置以及落水人员返航。

较佳地，所述救援系统包括：救援装置以及连接装置；其中，

所述连接装置用于连接所述无人机平台与所述救援装置；

所述救援装置用于对落水人员实施施救。

较佳地，所述救援装置为压缩气艇装置。

较佳地，所述压缩气艇装置包括：压缩气艇、气瓶以及电控阀门；其中，

所述压缩气艇通过其自身的充气口与所述气瓶相连；

所述电控阀门用于控制所述气瓶通过压缩气艇的充气口向所述压缩气艇中充气，以使所述压缩气艇充气膨胀，用于承载落水人员。

较佳地，所述压缩气艇装置还包括：易碎存储器；所述易碎存储器用于存储未充气的压缩气艇，当所述压缩气艇充气膨胀时，所述易碎存储器破碎，气艇弹出。将压缩气艇放置在易碎存储器中，更方便收纳。

较佳地，所述连接装置包括：硬管道、电磁铁线圈、铰链以及铁片；其中硬管道设置为两部分，下部分与压缩气艇连接，上部分与无人机平台连接，压缩气艇充气后使两部分断开，硬管道上下两部分之间呈一定角度，启动无人机，无人机即可对压缩气艇提供一个水平推力，从而可携带被救人员航行到指定区域。所述硬管道的顶部与所述无人机平台相连，所述硬管道的底部与所述压缩气艇相连；所述气瓶设置于所述硬管道中；

所述硬管道分为两部分，两部分之间通过所述铰链连接，两部分之间通过所述电磁铁线圈以及所述铁片实现吸合或断开；

当所述电磁铁线圈通电时，所述电磁铁线圈与所述铁片吸合，所述硬管道的两部分呈一条直线；当所述电磁铁线圈断电时，所述电磁铁线圈与所述铁片断开，所述硬管道的两部分呈一定角度铰接；

当所述压缩气艇未充气时，所述电磁铁线圈处于通电状态，当所述压缩气艇充气完成后，所述电磁铁线圈处于断电状态，当所述压缩气艇搭载落水人员航行时，所述电磁铁线圈处于断电状态。

本发明还提供一种基于无人机平台的海上救援方法，其包括以下步骤：

S11：探测系统搜寻落水人员，并将落水人员的信息传输到地面站系统，以使所述地面站系统根据所述信息寻找落水人员所在位置；

S12：所述地面站系统根据所述探测系统的信息控制救援系统向落水人员所在位置投放救援装置，以使所述救援装置施救落水人员；

S13：所述救援装置将落水人员施救成功后，所述地面站系统控制所述无人机平台携带所述救援装置以及落水人员航行到指定区域。

较佳地，所述步骤12具体包括：救援系统为压缩气艇充气，并在充气完成后使气艇漂浮于落水人员附近水面，以使所述落水人员爬上所述气艇。

较佳地，所述无人机平台与所述救援系统之间通过硬管道连接，所述硬管道分为两部分，所述压缩气艇充气前，控制两部分之间呈直线连接，所述压缩气艇充气后，控制两部分之间呈一定角度铰接，返航时，控制两部分之间呈一定角度连接以使螺旋桨产生的推力推动救生艇在水面前进。

较佳地，所述硬管道的两部分之间通过电磁铁线圈以及铁片连接，控制所述电磁铁线圈通电，则所述电磁铁线圈与铁片之间吸合，进而使两部分之间呈直线连接；控制所述电磁铁线圈断电，则所述电磁铁线圈与所述铁片之间断开，进而使两部分之间呈一定角度铰接。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明的基于无人机平台的海上救援系统及救援方法，具有体积小，配备方便等特点，可以应用于船舶上，当在中远海域发生海难或空难时，可以大批量地及时投入海上救援工作，提高了救援的效率；

(2)本发明的基于无人机平台的海上救援系统及救援方法，采用压缩气艇救援装置，压缩气艇重充气后直接降落在落水人员附近进行施救，相较于传统的船上发射救生浮索装置，，大大减小了发射过程由于动力过大产生的危险，以及解决了由于距离过远而产生的救援装置偏离落水人员的问题；

(3)本发明的基于无人机平台的海上救援系统及救援方法，云台与救援装置之间的连接装置采用硬管道连接，且硬管道为相互铰接的两部分，；两部分之间可以相互吸合呈一条直线，也可以相互断开呈一定角度铰接，当无人机救援系统在空中巡航寻找目标和确定目标后打开充气船时，硬管道两部分相互吸合呈一条直线可以提高无人机系统的稳定性；当无人机救援系统下水变为救生艇时，硬管道两部分呈一定角度铰接可以利用无人机机翼的动力给救生艇提供水平推力，推动救生艇航行到指定区域。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援系统的工作示意图；

图2为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援系统的救援系统的连接装置与救援装置的结构示意图；

图3为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援系统的硬管道的电磁铁线圈与铁片吸合时的结构示意图；

图4为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援系统的硬管道的电磁铁线圈与铁片断开时的结构示意图；

图5为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援系统施救时的结构示意图；

图6为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援系统

图7为本发明的一实施例的基于无人机平台的海上救援方法的流程图。

标号说明：1-无人机平台，2-救援系统，3-地面站系统，4-探测系统；

201-电磁铁线圈，202-铰链，203-铁片，204-气瓶，205-电控阀门，206-硬管道的底部，207-压缩气艇的充气口，208-压缩气艇，209-易碎存储器，210-硬管道的顶部。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

结合图1，本实施例对本发明的基于无人机平台的海上救援系统进行详细描述，如图1所示，其包括：无人机平台1、探测系统4、救援系统2以及地面站系统3；其中，探测系统4用于搜寻落水人员，并将落水人员的信息传输到地面站系统3，以使地面站系统3根据信息寻找落水人员所在位置；地面站系统3用于根据探测系统4的信息控制救援系统2向落水人员所在位置投放救援装置；还用于控制无人机平台1携带救援装置以及落水人员航行到指定区域。

一实施例中，地面站系统可以包括：显示器、工业计算机、控制按钮、数传电台以及图传电台等。

一实施例中探测系统可以采用云台摄像头的方案，摄像头拍摄图像，并将拍摄的图像传输到地面站系统，以使所述地面站系统根据所述图像寻找落水人员所在位置。较佳地，云台包括至少两个自由度(俯仰和偏航)，这样可以全方位调整以扩大摄像头的拍摄范围。

本实施例中，救援系统2具体包括：连接装置以及救援装置。其中，连接装置用于连接无人机平台与救援装置；救援装置用于对落水人员进行施救。

一实施例中，救援装置为压缩气艇装置。

较佳实施例中，压缩气艇装置包括：压缩气艇208、气瓶204、电控阀门205以及易碎存储器209。其结构示意图如图2所示，其中，压缩气艇通过压缩气艇的充气口207与气瓶204相连；压缩气艇20设置于易碎存储器209中；电控阀门205用于控制气瓶204通过压缩气艇的充气口207向压缩气艇208中充气，以使压缩气艇208充气膨胀，易碎存储器209破碎，气艇弹出，用于承载落水人员。本实施例中，连接装置具体包括：硬管道、电磁铁线圈201、铰链202以及铁片203；其中，硬管道的顶部210与云台相连，硬管道的底部206与压缩气艇208相连；气瓶204设置于硬管道中；硬管道分为两部分，两部分之间通过铰链202连接，两部分之间通过电磁铁线圈201以及铁片203实现吸合或断开；当电磁铁线圈201通电时，电磁铁线圈201与铁片203吸合，硬管道的两部分呈一条直线，如图3所示；当电磁铁线圈201断电时，电磁铁线圈201与铁片203断开，硬管道的两部分呈一定角度铰接，如图4所示。

上述实施例的救援系统的工作过程为：地面站系统3与探测系统以及无人机平台1之间通过图传电台及数传电台进行通信连接，探测系统的摄像头图像回传显示在地面站系统3的显示屏上，寻找落水人员所在位置；船上救援人员通过地面站系统3的操控手柄实现对无人机平台、电控阀门205、电磁铁线圈201的通电开关以及探测装置的云台的控制，对落水人员实施救援。云台可俯仰偏航两个自由度运动，实现全方位探测搜寻落水人员。救援无人机发现落水目标后，控制无人机飞行到落水人员附近，然后通过地面站系统上的充气按钮使电控阀门205打开，气瓶204内的气体通过压缩气艇充气口207给压缩气艇208充气，压缩气艇208充气膨胀，使易碎存储器209破碎，气艇弹出。充气完成后无人机搭载气艇落水，气艇飘于海面，如图5所示，落水人员即可爬上压缩气艇。此时关闭电磁铁线圈201的通电开关，电磁铁线圈201与铁片203断开，无人机在重力作用下(或其他方式作用下)翻转90°，如图5所示，即可使螺旋桨转动提供一个向左的推力，此时启动无人机，电机转动，螺旋桨给救生艇提供一个向左的推力，即可推动救生艇在水中行驶，如图6所示，螺旋桨就变成了朝图中所示右侧吹风，推动救生艇向左侧前进，并且通过调整各螺旋桨的转速，可以使救生艇转弯，救援人员操控无人机，利用无人机机翼旋转的推力使气艇返航。不同实施例中，无人机与救生艇之间的角度也可不是90度，呈一定角度即可。

较佳实施例中，通过铰链连接的两段硬管道长于无人机起落架，以便于无人机能够绕硬管道旋转。

实施例2：

结合图7，本实施例对本发明的基于无人机平台的海上救援方法进行详细描述，如图7所示，其包括以下步骤：

S11：探测系统搜寻落水人员，并将落水人员的信息传输到地面站系统，以使地面站系统根据信息寻找落水人员所在位置；

S12：地面站系统根据探测系统的信息控制救援系统向落水人员所在位置投放救援装置，以使救援装置施救落水人员；

S13：救援装置将落水人员施救成功后，地面站系统控制无人机平台携带救援装置以及落水人员航行到指定区域。

较佳实施例中，步骤12具体包括：地面站系统控制救援系统为压缩气艇充气，并在充气完成后使气艇漂浮于落水人员附近水面，以使落水人员爬上气艇。不同实施例中，压缩气艇的充气也可不采用地面站系统控制的方式来进行，可以采用自动充气的方式。

较佳实施例中，无人机平台与救援系统之间通过硬管道连接，硬管道分为两部分，压缩气艇充气前，控制两部分之间呈直线连接，压缩气艇充气后，控制两部分之间呈一定角度铰接，航行时，控制两部分之间呈一定角度连接以使螺旋桨产生的推力推动救生艇在水面前进。

较佳实施例中，硬管道的两部分之间通过电磁铁线圈以及铁片连接，控制电磁铁线圈通电，则电磁铁线圈与铁片之间吸合，进而使两部分之间呈直线连接；控制电磁铁线圈断电，则电磁铁线圈与铁片之间断开，进而使两部分之间呈一定角度铰接。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。