本實用新型屬于無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無人機(jī)平臺的偏遠(yuǎn)公路救援系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國國土面積很大，擁有各種復(fù)雜的地形地勢，我國的公路建設(shè)也遍及全國各個地方，尤其在新疆西藏等高原地區(qū)，或云南廣西等山地叢林地區(qū)，擁有很多在復(fù)雜地形條件下建設(shè)的偏遠(yuǎn)道路，這些偏遠(yuǎn)道路因為所處地形復(fù)雜，往往具有很高的危險性，但同時，由于道路所處地區(qū)偏遠(yuǎn)，很難對這些道路進(jìn)行全面的監(jiān)控，而且由于道路地處偏遠(yuǎn)，撥打救援電話有可能遇到手機(jī)無信號等情況的出現(xiàn)，造成很多道路事故或救援需求無法及時的被道路指揮救援中心所獲悉，這樣制造一種方便快捷的道路救援系統(tǒng)就顯得十分的必要。

傳統(tǒng)的在公路兩側(cè)設(shè)置救援電話，或者安裝監(jiān)控攝像頭的方式無法對公路實施全面覆蓋，設(shè)備布設(shè)都有很大的間距，對道路救援都有不便，而且在偏遠(yuǎn)公路，尤其是高原，荒漠上，這些沿線的設(shè)備供電還需要專門鋪設(shè)供電線路，成本高，覆蓋面小。

使用無人機(jī)系統(tǒng)可以方便地解決這個問題，無人機(jī)系統(tǒng)在公路上空巡航，其視野非常遼闊，可以方便的檢測某一區(qū)域的道路情況，而且無人機(jī)飛行速度快，可以在短時間內(nèi)對整個公路實施全面的監(jiān)控，而無需在地面布設(shè)大量的輔助設(shè)備，節(jié)約了成本。

無人機(jī)使用紅外熱成像儀可以很方便的檢測偏遠(yuǎn)公路上的車輛行人，因為任何物體都依據(jù)溫度的不同對外進(jìn)行電磁波輻射，熱紅外成像通過對熱紅外敏感CCD對物體進(jìn)行成像，能反映出物體表面的溫度場。從而判斷公路上的物體所屬類別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型披露了一種基于無人機(jī)平臺的偏遠(yuǎn)公路救援系統(tǒng)，其特征在于，包括無人機(jī)平臺和地面控制站兩大模塊，所述地面控制站設(shè)置在公路管理中心，包括安裝在PC機(jī)上的無人機(jī)地面站管理系統(tǒng)軟件，所述地面控制站接收無人機(jī)回傳的現(xiàn)場信息和無人機(jī)自身的飛控信息；所述無人機(jī)平臺在遙控器控制下飛行，或在地面控制站軟件控制系統(tǒng)控制下飛行，或通過無人機(jī)自駕儀模塊進(jìn)行自主飛行。

優(yōu)選的，所述無人機(jī)平臺包括無人機(jī)、DSP+FPGA主控制器單元、紅外熱成像儀、高清攝像頭、無人機(jī)自駕儀，其中紅外熱成像儀和高清攝像頭均安放在無人機(jī)下方的云臺上，可以自由轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)方向；所述FPGA用于路徑規(guī)劃，運動軌跡校準(zhǔn)以及無人機(jī)控制，而DSP用于攝像頭拍攝視頻、紅外熱成像系統(tǒng)的圖像傳輸，視頻識別，圖像識別算法執(zhí)行。

優(yōu)選的，所述無人機(jī)自駕儀包括加速度計、磁強(qiáng)計、陀螺儀、高度測量儀、空速測量器、GPS定位系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述紅外熱成像儀包括信號轉(zhuǎn)換電路、紅外探測器組件、紅外鏡頭，所述紅外熱成像儀用于公路異常信號檢測，判斷救援信息。

優(yōu)選的，所述高清攝像頭包括AD轉(zhuǎn)換電路、圖像傳感器、鏡頭，所述高清攝像頭用于救援信號點附近實時畫面的拍攝。

優(yōu)選的，所述地面控制站包括遙控器、接收機(jī)、無人機(jī)地面站。

附圖說明

圖1為本實用新型設(shè)計的基于無人機(jī)平臺的偏遠(yuǎn)公路救援系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型設(shè)計的無人機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

DSP+FPGA主控制器單元-1、無人機(jī)地面控制系統(tǒng)-2、無人機(jī)自駕儀-3、無人機(jī)-4、紅外熱成像儀-5、高清攝像頭-6、遙控器-7、接收機(jī)-8、無人機(jī)地面站-9、加速度計-10、磁強(qiáng)計-11、陀螺儀-12、高度測量儀-13、空速測量器-14、GPS定位系統(tǒng)-15、油門-16、副翼-17、升降舵-18、方向舵-19、其它部件-20、AD轉(zhuǎn)換-21、圖像傳感器-22、鏡頭-23、信號轉(zhuǎn)換電路-24、紅外探測器組件-25、紅外鏡頭-26、PWM接口-27。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型所述的基于無人機(jī)平臺的偏遠(yuǎn)公路救援系統(tǒng)做進(jìn)一步說明，但是本實用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1為本實用新型設(shè)計的基于無人機(jī)平臺的偏遠(yuǎn)公路救援系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。如圖1中所示，本實施例中的基于無人機(jī)平臺的偏遠(yuǎn)公路救援系統(tǒng)包括無人機(jī)平臺和地面控制站兩大模塊，地面控制站設(shè)置在公路管理中心，包括安裝在PC機(jī)上的無人機(jī)地面站管理系統(tǒng)軟件，該地面控制站接收無人機(jī)回傳的現(xiàn)場信息和無人機(jī)自身的飛控信息，例如，可以顯示無人機(jī)的飛行高度，飛行速度，位置等飛行信息。如果有可疑的救援信息被無人機(jī)檢測到后，地面控制站可以接收無人機(jī)傳回的視頻信息，根據(jù)視頻信息對現(xiàn)場狀況進(jìn)行判斷，如果不好甄別，還可以通過地面控制站發(fā)送指令中斷無人機(jī)自動巡航，改為人為控制，對救援信號發(fā)出點進(jìn)行抵近拍攝。

無人機(jī)系統(tǒng)根據(jù)自駕儀預(yù)先做好的路徑規(guī)劃，沿公路上方飛行，其攜帶的紅外熱成像儀用于道路救援信號的檢測，紅外熱成像儀根據(jù)下方公路上的物體，行人輻射出的熱量繪制圖像，主控系統(tǒng)判斷圖像中是否包含異常信息，任何異常狀況都會觸發(fā)高清監(jiān)控系統(tǒng)的工作，將下方的圖像信息回傳地面控制站，并將GPS定位位置信息一并回傳。

圖2為本實用新型設(shè)計的無人機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖，其中DSP+FPGA主控制器單元-1、無人機(jī)地面控制系統(tǒng)-2、無人機(jī)自駕儀-3、無人機(jī)-4、紅外熱成像儀-5、高清攝像頭-6、遙控器-7、接收機(jī)-8、無人機(jī)地面站-9、加速度計-10、磁強(qiáng)計-11、陀螺儀-12、高度測量儀-13、空速測量器-14、GPS定位系統(tǒng)-15、油門-16、副翼-17、升降舵-18、方向舵-19、其它部件-20、AD轉(zhuǎn)換-21、圖像傳感器-22、鏡頭-23、信號轉(zhuǎn)換電路-24、紅外探測器組件-25、紅外鏡頭-26、PWM接口-27。

如圖2中所示，左半部為地面站控制系統(tǒng)，三種控制方式其中兩種包含在這個部分中，一種是使用遙控器來控制無人機(jī)飛行，這需要收發(fā)機(jī)的輔助，遙控器與收發(fā)機(jī)之間的信號傳遞采用的是2.4G無線通訊技術(shù)。另外一種方式是地面控制站軟件控制系統(tǒng)發(fā)送指令控制無人機(jī)飛行。第三種是無人機(jī)按照程序自主飛行，這種控制方式體現(xiàn)在圖中央的無人機(jī)自駕儀模塊上，它包括DSP+FPGA組成的主控制器單元，同時包括可以提供經(jīng)緯度的GPS模塊，可以提供氣壓高度的高度計，可以提供無人機(jī)飛行速度的空速計，以及可以提供無人機(jī)飛行姿態(tài)的陀螺儀，加速度計，磁強(qiáng)計等。FPGA用于路徑規(guī)劃，運動軌跡校準(zhǔn)以及無人機(jī)控制，而DSP用于攝像頭拍攝視頻以及紅外熱成像系統(tǒng)的圖像傳輸，視頻識別，圖像識別算法執(zhí)行等。無人機(jī)控制部分包含尾翼，方向舵，副翼，油門，升降舵等，由主控制器的FPGA部分控制。這些敏感元件的輸出信號經(jīng)過濾波，模數(shù)轉(zhuǎn)換，限幅，放大等操作后進(jìn)入主控制器，主控制其通過這些信號判斷飛行路線偏差以及飛行姿態(tài)。比如通過角速率陀螺進(jìn)行姿態(tài)控制，調(diào)節(jié)俯仰，翻轉(zhuǎn)，橫滾三個軸向的阻尼；通過加速度計，陀螺儀，磁強(qiáng)計計算姿態(tài)角，調(diào)節(jié)副翼和升降舵實現(xiàn)無人機(jī)姿態(tài)控制；通過高度計，空速計，GPS獲取無人機(jī)當(dāng)前的飛行高度，經(jīng)緯度，速度，來和程序飛行目標(biāo)點進(jìn)行比對，從而控制油門，方向舵等調(diào)節(jié)飛行路線，彌補(bǔ)軌跡誤差。

圖2下半部所示為無人機(jī)攜帶的檢測設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備，其中紅外熱成像儀用于公路異常信號檢測，判斷救援信息，而高清監(jiān)控攝像頭用于救援信號點附近實時畫面的拍攝，兩者均安放在無人機(jī)下方的云臺上，可以自由轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)方向。紅外熱成像儀包含紅外鏡頭，紅外探測器組件，以及信號轉(zhuǎn)換電路，該電路將熱量場信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信息，交由主控制器模塊中的DSP運行圖像識別算法來判斷是否有異常救援信號發(fā)出。另外的高清攝像頭模塊則包含鏡頭，圖像傳感器，AD轉(zhuǎn)換電路，將模擬量視頻信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信息，交由主控制器電路通訊控制模塊回傳至地面站監(jiān)控系統(tǒng)。

上述對實施例的描述均不是對本實用新型技術(shù)方案的限制，因此，本實用新型的保護(hù)范圍不僅僅局限于上述實施例，任何依據(jù)本實用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實質(zhì)性的各種修改和改進(jìn)，都應(yīng)視為落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。