一种用于高层建筑破窗灭火弹的瞄准发控方法与流程

本技术涉及高层建筑灭火，特别是涉及一种用于高层建筑破窗灭火弹的瞄准发控方法。

背景技术：

1、现代城市高层建筑普遍，高层建筑消防安全问题也日益突出。近年来，采用无人机携带灭火弹的方式成为一种新的灭火方案，为高层建筑消防提供了一种新的途径。无人机具有重量轻、维护成本低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势，通过控制无人机发射灭火弹进行破窗入室灭火，能够极大降低操作人员的危险程度，提高灭火效率。

2、虽然灭火弹和无人机的技术都比较成熟，但是现有采用无人机进行灭火弹瞄准发射时，通常是无人机飞手通过观察摄像头获取的视频图像，操控无人机将灭火弹发射方向对准目标窗户，当飞手判断发射方向已对准目标窗户时，手动遥控发射灭火弹。这种纯人工操控方法，其命中精度完全取决于飞手的瞄准发控操作经验，不涉及任何瞄准参数的处理算法，瞄准精度较低，容易造成灭火弹发射后无法实现破窗入室灭火。并且，现有人工操控发射灭火弹的方法，没有考虑到无人机是一个动发射平台，容易受到环境影响导致飞行稳定性有所下降，无人机悬停的位置和姿态会随时间发生随机变化，从而导致瞄准结果也会随时间发生随机变化，满足瞄准精度要求的发射时机有可能稍纵即逝。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确判断无人机的瞄准结果是否满足发射精度要求，并在最佳时机自动发射破窗灭火弹的用于高层建筑破窗灭火弹的瞄准发控方法。

2、一种用于高层建筑破窗灭火弹的瞄准发控方法，所述方法包括：

3、采集获取高层建筑窗户的图像数据，并识别获取图像数据中的目标窗户；

4、操控无人机对目标窗户进行瞄准，并采用图像处理算法对图像数据进行处理，获取破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数；

5、通过预先构建的模拟思维判断模型分别对破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数进行精度判断和发控稳定性判断，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求且无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求时，判定当前时刻无人机的瞄准结果满足发射精度要求，并自动发射破窗灭火弹执行高层建筑破窗灭火操作。

6、在其中一个实施例中，采集获取高层建筑窗户的图像数据，包括：

7、通过安装在无人机发射导轨上的双目相机对高层建筑的窗户进行图像采集，获取高层建筑窗户的双目图像；其中，双目相机的光轴方向与无人机发射导轨的射向一致。

8、在其中一个实施例中，破窗灭火弹瞄准参数包括弹-目距离、目标窗户几何尺寸、双目相机的光轴方向与目标窗户平面的垂直度、瞄准圆环半径、末端弹道倾角和着靶角。

9、在其中一个实施例中，瞄准圆环半径还可基于破窗灭火弹发射飞行弹道仿真计算并结合无人机模拟瞄准发控试验数据计算得到。

10、在其中一个实施例中，着靶角的计算步骤包括：

11、根据弹-目距离，应用平面弹道计算方法，在破窗灭火弹飞行平面内，求解获取破窗灭火弹击中目标窗户平面时的弹道倾角θ；

12、根据目标窗户几何尺寸和采集获取的图像数据中目标窗户的特征点距离，应用三角函数方法，求解破窗灭火弹飞行平面与目标窗户平面的夹角φ；

13、以目标窗户平面为基准建立窗户坐标系，以破窗灭火弹飞行平面为基准建立弹道坐标系，并根据所述弹道倾角θ和夹角φ，通过坐标变换中的欧拉角计算公式，求解得到破窗灭火弹相对目标窗户平面的着靶角η。

14、在其中一个实施例中，无人机悬停稳定性参数包括相机十字光标的晃动量值和相机光轴方向与目标窗户平面的垂直度的波动值。

15、在其中一个实施例中，通过预先构建的模拟思维判断模型分别对破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数进行精度判断和发控稳定性判断，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求且无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求时，判定当前时刻无人机的瞄准结果满足发射精度要求，并自动发射破窗灭火弹执行高层建筑破窗灭火操作，包括：

16、通过预先构建的模拟思维判断模型判断破窗灭火弹瞄准参数是否满足预设的精度要求，并判断无人机悬停稳定性参数是否满足预设的发控要求；其中，模拟思维判断模型的输出结果分为两类，第一类为破窗灭火弹能够击碎目标窗户并入室，第二类为破窗灭火弹不能击碎目标窗户并入室；

17、当模拟思维判断模型的输出结果为第一类且连续维持设定时间时，判断当前时刻的破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求，且当前时刻的无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求，即判定当前时刻无人机的瞄准结果满足发射精度要求，并自动发射破窗灭火弹执行高层建筑破窗灭火操作。

18、在其中一个实施例中，模拟思维判断模型是基于无人机模拟瞄准发控试验数据和瞄准发控仿真计算数据，应用机器学习算法的逻辑回归方法构建得到。

19、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

20、采集获取高层建筑窗户的图像数据，并识别获取图像数据中的目标窗户；

21、操控无人机对目标窗户进行瞄准，并采用图像处理算法对图像数据进行处理，获取破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数；

22、通过预先构建的模拟思维判断模型分别对破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数进行精度判断和发控稳定性判断，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求且无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求时，判定当前时刻无人机的瞄准结果满足发射精度要求，并自动发射破窗灭火弹执行高层建筑破窗灭火操作。

23、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

24、采集获取高层建筑窗户的图像数据，并识别获取图像数据中的目标窗户；

25、操控无人机对目标窗户进行瞄准，并采用图像处理算法对图像数据进行处理，获取破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数；

26、通过预先构建的模拟思维判断模型分别对破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数进行精度判断和发控稳定性判断，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求且无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求时，判定当前时刻无人机的瞄准结果满足发射精度要求，并自动发射破窗灭火弹执行高层建筑破窗灭火操作。

27、上述一种用于高层建筑破窗灭火弹的瞄准发控方法，通过获取破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数，并通过预先构建的模拟思维判断模型分别对破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数进行精度判断和发控稳定性判断，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求且无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求时，判定当前时刻无人机的瞄准结果满足发射精度要求，并自动发射破窗灭火弹执行高层建筑破窗灭火操作。本方法能够通过实时分析破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数判断无人机的瞄准结果是否满足发射精度要求，提高了无人机的瞄准精度，并在无人机的瞄准结果满足发射精度要求时，自动发射破窗灭火弹，避免了人为因素对发射控制造成的影响，消除了发控误差。