[0001] 本发明涉及一种无人机智能控制系统，属于电子信息科学与技术领域，具体涉及一种蜂巢救援型无人机云计算平台。

[0002] 随着我国城市化进程的发展，传统的救火办法已不能满足实际需求，故消防无人机应运而生。当火灾发生时，使用消防无人机进行灾情探测与侦查，既可以无视地形和环境，又能做到机动灵活开展工作，特别是一些急难险重的火灾现场，消防人员无法直接开展的情况下，消防无人机能够迅速展开作业。通过消防无人机侦查能够有效提升救灾效率，第一时间查出火灾事故的主要火源，以便指挥员作出正确决策。能够有效规避人员伤亡，既能避免人进入有毒、易燃易爆等危险环境中，又能全面、细致掌握现场情况。

[0003] 现有技术中，消防无人机研究领域偏向多传感器、多功能高度集成化，使得设备成本越来越高，功能也越来越丰富。然而高成本高功耗的无人机价格昂贵，系统稳定性差，难以满足高鲁棒、长航时的工作目标，并不符合消防无人机的市场定位，目前常用的火灾救援无人机主要存在以下缺点。

[0004] 1．体积庞大价格昂贵，无法满足长航时要求。现有救援无人机不仅价格昂贵而且体积庞大，由于体积和重量的限制导致飞行功率需求较大，在火灾现场中不能满足长航时飞行任务。

[0005] 2．求生设备隐蔽，无法及时运送至受灾人员面前。现有的消防口罩等设备考虑到楼层设计的美观，几乎都放置于隐蔽的位置，且与建筑物融为一体，在火灾紧急的条件下，受困人员几乎不可能立即找到消防口罩等设备。

[0006] 3．楼层疏散地图设计复杂，危机情形下难以立即寻找到楼层疏散出口。现有楼层疏散地图一般通过预制楼层平面图张贴于墙壁，受困人员在慌张的场景或者火场烟尘等问题，难以立即寻找出楼层疏散出口，延误了救援时机。

[0007] 基于目前消防无人机普遍存在的缺点，设计出一种系统鲁棒、成本低廉、能够提供救援设备、悬停环拍和智能引导受困人员的救援无人机设备和集中指挥控制平台，具有重要的现实意义，并成为了一种新的技术需求。

[0033] 下面结合附图，对本发明做的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，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。

[0034] 图1显示了本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机云计算平台系统原理框图。

[0035] 如图1所示，本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机云计算平台包括无人机控制单元、无人机外设单元和无人机云计算单元。无人机控制单元包括无人机微控制器、电机、螺旋桨、无人机机体、图像采集模块、热释电感应器、高精度定位器、无人机扩展板卡、飞控图传模块、无线收发器和声光报警器等；无人机外设单元包括消防手电筒、应急逃生锤、消防自救呼吸器、无人机机体、外设可折叠机体控制器和空气过滤器等；无人机云计算单元包括无线收发器、云计算消防中央控制指挥平台、数据处理模块、数据分析模块、场景显示模块和远程指挥控制模块。本发明提出的无人机云计算平台中具体实施例中无人机云计算单元优选一台中央云计算服务器，而无人机控制单元对应多台无人机智能硬件电子设备，主要面向火灾场景设计，当多台无人机同时工作时，类似于蜜蜂全体出动一样，故称之为蜂巢救援型无人机。

[0036] 图2显示了本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机控制单元系统原理框图。

[0037] 如图2所示，本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机控制单元包括无人机微控制器1、电机2、螺旋桨3、无人机机体4、图像采集模块5、热释电感应器6、高精度定位器7、无人机扩展板卡8、飞控图传模块9、无线收发器A、声光报警器10和闪光文字显示器11。下面结合具体实施例对无人机控制单元进行详细说明。

[0038] 本发明具体实施例中，蜂巢救援型无人机提前预置于楼层中，当发生火灾等突发应急场景时，外设可折叠机体控制器406控制蜂巢救援型无人机舒展机架和机身，收到火警信号后起飞进行智能巡航任务，云计算消防中央控制指挥平台B1每5分钟派出一架蜂巢救援型无人机将楼层火灾和受困人员等实际场景信息即时传输至云计算消防中央控制指挥平台B1，在指挥专家分析火场情况后，制定应急处理计划并发布应急命令。本发明具体实施例中，所述无人机微控制器1采用ARM结构的Cortex-M系列芯片，且无人机微控制器1外接三轴陀螺仪101和加速度计102，陀螺仪101采用X、Y和Z三轴陀螺仪，且与无人机微控制器1所在平面和右手定则构建的X、Y和Z轴对应平行；加速度计102是X、Y和Z三轴加速度计，且与无人机微控制器1所在平面和右手定则构建的X、Y和Z轴对应平行。陀螺仪101通过测量X、Y和Z三轴的角速度信息，并将上述信息实时电性传输至无人机微控制器1，无人机微控制器1采用四元数法迭代计算后实时获取无人机的姿态信息。同理，加速度计102通过测量X、Y和Z三轴的比力信息，并将上述信息实时电性传输至无人机微控制器1，无人机微控制器1采用积分法迭代计算后实时获取无人机的速度信息，并根据历史位置信息和历史迭代的速度信息计算出当前的位置信息，配合高精度定位器7实现无人机当前位置的精确计算。无人机微控制器1电性连接至电机2，电机2优选采用异步电动机，实现多旋翼螺旋桨的精确稳定控制。电机2电性连接至螺旋桨3，螺旋桨3以抽孔铆接的方式固定在无人机机体4上方。螺旋桨3优先采用四轴螺旋桨，并与电机2配合形成高性价比的电机螺旋桨。图像采集模块5电性连接至无人机微控制器1，图像采集模块5包括红外夜视器501、全景摄像器502和普通摄像头
503，红外夜视器501电性连接至图像采集模块5，全景摄像器502电性连接至图像采集模块
5，普通摄像头503电性连接至图像采集模块5。红外夜视器501在黑夜和浓烟等场景中可实时获取火灾现场图像信息，并通过红外夜视器501将现场信息传送至图像采集模块5中。同理，全景摄像器502采用360°全景摄像，能够无死角的获取现场信息，并通过全景摄像器502将现场信息传送至图像采集模块5中。同理，普通摄像头503采用普通摄像的方式将现场信息传送至图像采集模块5中。图像采集模块5的图像信息以电性连接的方式传输至无人机微控制器1中，通过飞控图传模块9和无线收发器A将火灾现场信息传送至云计算消防中央控制指挥平台B1，以供消防专家还原火灾现场，并做出相应的指挥命令。优选实施例中，无线收发器A和无线收发器B采用CC1101无线传输器。热释电感应器6电性连接至无人机微控制器1，蜂巢救援型无人机在飞行过程中，通过热释电感应器6实时感应受困人员和火源信息，并将该信息传输至无人机微控制器1，当感应器采集数值大于系统预设阈值时，判断此时存在受困人员和火源信息，无人机微控制器1控制电机2和螺旋桨3实现无人机悬停环拍，并通过声光报警器10发出救援和提示语音信息，通过闪光文字显示器11以闪烁的方式和高亮文字的方式提示当前火源和受困人员信息。高精度定位器7电性连接至无人机微控制器1，高精度定位器7优先采用我国自主研发的北斗定位器和室内定位器组合定位的方式，同时结合陀螺仪101和加速度计102进行高精度无人机位置定位。无人机扩展板卡8电性连接至无人机微控制器1，无人机扩展板卡8根据实际火灾场景需求，可扩展烟雾传感器、气体传感器、酒精传感器、火焰传感器和温度传感器中的一种或者多种。飞控图传模块9电性连接至无人机微控制器1，飞控图传模块9用于将图像采集模块5采集到的图像信息进行编码压缩，在保证图像画质质量的前提下，最大压缩图像所占空间信息，以降低系统延时，提高火灾场景图像传输效率。无线收发器A电性连接至飞控图传模块9。无线收发器A的工作频段优先设置为2.4GHz，以降低系统工作时的功率，提高无人机飞行时间。声光报警器10电性连接至无人机微控制器1，闪光文字显示器11电性连接至无人机微控制器1。无人机悬停环拍时，无人机微控制器1控制声光报警器10发出声光报警信息，控制闪光文字显示器11以闪烁的方式显示高亮文字信息，提示受困人员进行消防设备获取和紧急疏散。

[0039] 图3显示了本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机外设单元系统原理框图。

[0040] 如图3所示，本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机外设单元包括无人机机体4、消防手电筒401、应急逃生锤402、消防自救呼吸器403、空气过滤器404、气流防烟器405、外设可折叠机体控制器406和无人机二维码407。本发明具体实施例中，无人机外设单元包含的应急消防器材可根据实际场景需要进行添加和减少，如果是化工厂附近的消防，则需添加处理相应化学物品的设备，以供消防员或者受困人员应急处理。消防手电筒401放置于无人机机体4内部，应急逃生锤402放置于无人机机体4内部，消防自救呼吸器403放置于无人机机体4内部，且消防手电筒401、应急逃生锤402和消防自救呼吸器403顺序摆放，无人机发现受困人员时，无人机悬停环拍且通过声光报警器10以声光的形式提示受困人员拿取无人机机体4内部的应急救援设备，同时无人机通过闪光文字显示器11以闪光文字的形式提示受困人员拿取无人机机体4内部的应急救援设备。空气过滤器404咬缝联接至无人机机体4，气流防烟器405咬缝联接至无人机机体4。所述空气过滤器404内置空气过滤棒，可以过滤空气中的烟尘以帮助受困人员呼吸空气。所述气流防烟器405包含旋转电机和风扇，能够吹开受困人员眼前的烟雾防止眼睛被熏，即吹离受困人员眼部附近的烟尘达到防烟熏效果。外设可折叠机体控制器406电性连接至无人机机体4，无人机二维码407贴合于无人机机体4的底部。当无人机不工作时，通过外设可折叠机体控制器406控制无人机机体收缩，减少无人机所占用的面积。火灾场景下，受困人员通过声光报警器10发出的声光报警信息和闪光文字显示器11发出的闪光文字信息找到蜂巢救援型无人机，通过扫描无人机机体4底部的无人机二维码407即可获取当前受困人员位置信息，在无人机的指引下迅速逃离现场。

[0041] 图4显示了本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机云计算单元系统原理框图。

[0042] 如图4所示，本发明优选实施例的蜂巢救援型无人机云计算单元包括无线收发器B、云计算消防中央控制指挥平台B1、数据处理模块B01、数据分析模块B02、场景显示模块B03和远程指挥控制模块B04。无线收发器B电性连接至云计算消防中央控制指挥平台B1，无线收发器B与无线收发器A进行匹配，采用相同的无线传输频率。数据处理模块B01电性连接至云计算消防中央控制指挥平台B1，数据处理模块B01用于处理无人机位置信息、受困人员位置信息、图像信息等数据，且优先采用高性能CPU；数据分析模块B02电性连接至云计算消防中央控制指挥平台B1，数据分析模块B02将云计算消防中央控制指挥平台B1中的信息进行分析处理，利用大数据样本信息还原火灾现场，并通过场景显示模块B03实时显示火灾现场信息和受困人员信息；场景显示模块B03电性连接至云计算消防中央控制指挥平台B1，场景显示模块B03优先采用LED高清显示屏；远程指挥控制模块B04电性连接至云计算消防中央控制指挥平台B1；远程指挥控制模块B04可通过火灾指挥专家进行远程手动控制无人机运动状态、声光报警信息和闪光文字信息，远程指导受困人员尽快逃离火灾现场，同时，也可将蜂巢无人机设置成自动运行模式，通过图像采集模块5、热释电感应器6和高精度定位器7在火灾现场进行智能飞行和环拍操作。

[0043] 综上所述，本发明提供了一种蜂巢救援型无人机云计算平台。该平台通过计算机云计算网络进行远程指挥无人机，能够快速响应火灾作业任务，减少人员伤亡，具有系统稳定、鲁棒性强、成本低廉、功能丰富的优点，蜂巢救援型无人机能够悬停环拍并智能引导受困人员，同时提供了多种应急救援设备，满足无人机长航时、高精度、多功能和高清图像回传的火灾应急需求，工程应用前景广阔。

[0044] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。