一种高空救援无人机、控制方法、装置及存储介质与流程

本申请涉及无人机，特别是一种涉及一种高空救援无人机、控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、当前城市化进程中，高层建筑火灾成为全球范围内亟待解决的公共安全挑战之一。传统的消防手段在面对高层火灾时，往往受限于设备的可达性和操作的复杂性，特别是在突破建筑外墙玻璃、精确投放灭火物质方面存在明显短板。现有的高空灭火技术大多依赖于地面消防车的高压水炮或专业消防队员的绳索下降，这些方法不仅响应速度慢，而且难以精准定位火源，尤其是在复杂风向和强气流环境下，灭火效果大打折扣。

2、在这样的背景下，无人机技术的兴起为高空救援提供了新的可能性。无人机凭借其灵活性、快速部署能力和高空作业优势，逐渐成为探索高层建筑火灾救援的新途径。然而，现有技术在实际应用中仍面临关键问题：

3、关于安全性与控制碎片风险。传统的破窗手段在高层应用中容易引发大量不可控的玻璃碎片，对地面人员和周边财产构成严重威胁，且现有无人机灭火系统鲜有考虑如何有效控制这一风险。因此，如何在确保高效破窗的同时，最大限度地减少碎片伤害，成为技术革新亟需解决的首要问题。

4、因此，开发一种既能确保安全破窗，又能实现精准灭火的高空救援无人机系统，成为当前消防技术革新的迫切需求。这一系统需融合创新的破窗技术、高精度的瞄准与导航算法，以及强大的环境适应能力，以有效应对高层建筑火灾，保障人民生命财产安全。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种高空救援无人机、控制方法、装置及存储介质，针对目前技术存在的无法确保安全破窗，且无法精准灭火等问题。

2、本发明核心技术主要是利用无人机搭载的机器视觉算法和气象传感器，通过精确计算和调整发射参数，实现高空救援中的精准破窗和灭火，同时进行破窗效果评估和持续环境监测以确保安全。

3、第一方面，本申请提供了一种高空救援无人机控制方法，所述方法包括以下步骤：

4、s00、使用机器视觉算法从无人机摄像头传回的视频流中识别并锁定高层建筑中的特定窗户或着火点作为目标；

5、s10、持续跟踪目标，并根据无人机当前位置、目标位置以及环境参数设定初始弹道计算参数；

6、s20、计算出弹丸的飞行轨迹，同时利用无人机搭载的气象传感器测量实时风速和风向；

7、s30、基于风偏模型，计算并调整发射参数，以确保弹丸抵消风偏影响后仍能准确命中目标；

8、其中，发射参数包括发射角度、发射速度以及发射点位置；

9、s40、基于调整后的发射参数发射弹丸；

10、s50、当弹丸为破窗弹时，通过机器视觉算法识别和/或声音识别的方式捕捉破窗弹接触玻璃的瞬间，以作为接触时间点；

11、其中，破窗弹内置有引爆装置；

12、s60、基于无人机释放破窗弹的动力学模型和发射参数，结合接触时间点计算破窗弹接触玻璃时的姿态和角度，并计算出实际接触角度与预设理想角度的偏差；

13、s70、根据计算出的角度偏差，调整引爆装置中微型定向炸药的延迟时间，以完成角度校正，确保爆炸能量能沿正确的方向释放；

14、s80、完成角度校正后，按照调整后的序列和时间点依次或同时引爆微型定向炸药，以实现精准破窗；

15、其中，在整个过程中，无人机持续监测周围环境，以确保安全距离内无意外风险。

16、进一步地，破窗弹通过聚合物基复合材料制造而成。

17、进一步地，还包括步骤s90、破窗操作完成后，利用无人机的摄像头回传图像视频数据对破窗效果进行评估，包括破口尺寸、形状以及碎片分布情况，并将数据反馈给地面站，用于任务记录和后续优化。

18、进一步地，s10步骤中，环境参数包括重力加速度、弹丸的空气阻力系数、空气密度、发射初速度以及发射角度。

19、进一步地，s30步骤中，风偏模型根据风速和风向计算弹丸的水平偏移、垂直偏移，并根据风速和风向的方向角计算弹丸的飞行时间，以调整发射参数。

20、进一步地，s60步骤中，根据破窗弹的水平偏移、垂直偏移、发射参数以及接触时间点，反推破窗弹接触玻璃时的三维坐标和速度矢量，并通过速度矢量和重力方向计算接触时的瞬时姿态角，以该瞬时姿态角中的俯仰角绝对值作为实际接触角度。

21、第二方面，本申请提供了一种高空救援无人机，包括：

22、机体，至少为六旋翼无人机；

23、控制端，内置有上述的一种高空救援无人机控制方法；

24、发射舱，设有破窗弹和灭火弹，用于发射弹丸；

25、扩展电池，与机体可拆连接，设于发射舱两侧；

26、无线通信模块，设于机体顶部。

27、进一步地，机体底部还设有扶手架，该扶手架底部设有挂钩。

28、第三方面，本申请提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的高空救援无人机控制方法。

29、第四方面，本申请提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的高空救援无人机控制方法。

30、本发明的主要贡献和创新点如下：1、与现有技术相比，本申请通过无人机搭载的机器视觉算法和气象传感器，实现对高层建筑中特定窗户或着火点的精确识别和锁定，以及实时风速和风向的测量，这是确保精准破窗和灭火的关键技术之一。并且提出了一种基于无人机当前位置、目标位置以及环境参数的初始弹道计算方法，并通过风偏模型调整发射参数，以抵消风偏影响，确保弹丸准确命中目标。

31、2、与现有技术相比，本申请破窗弹内置有引爆装置，通过机器视觉算法或声音识别捕捉接触玻璃的瞬间，利用动力学模型和发射参数计算破窗弹接触玻璃时的姿态和角度，进行角度校正，实现精准破窗。破窗操作完成后，无人机利用摄像头回传图像视频数据对破窗效果进行评估，并将数据反馈给地面站，用于任务记录和后续优化。同时在整个破窗和灭火过程中，无人机持续监测周围环境，确保安全距离内无意外风险，提高了操作的安全性。比如遭遇突发状况时的自动避障机制或快速撤离策略。

32、3、与现有技术相比，本申请的无人机还可在紧急情况下，携带安全绳，通过将安全绳的登山扣扣在挂钩上，然后用扶手架作为抓取部位，实现紧急救援。

33、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种高空救援无人机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种高空救援无人机控制方法，其特征在于，所述破窗弹通过聚合物基复合材料制造而成。

3.如权利要求1所述的一种高空救援无人机控制方法，其特征在于，还包括步骤s90、破窗操作完成后，利用无人机的摄像头回传图像视频数据对破窗效果进行评估，包括破口尺寸、形状以及碎片分布情况，并将数据反馈给地面站，用于任务记录和后续优化。

4.如权利要求1所述的一种高空救援无人机控制方法，其特征在于，s10步骤中，所述环境参数包括重力加速度、弹丸的空气阻力系数、空气密度、发射初速度以及发射角度。

5.如权利要求1所述的一种高空救援无人机控制方法，其特征在于，s30步骤中，所述风偏模型根据风速和风向计算弹丸的水平偏移、垂直偏移，并根据风速和风向的方向角计算弹丸的飞行时间，以调整发射参数。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种高空救援无人机控制方法，其特征在于，s60步骤中，根据破窗弹的水平偏移、垂直偏移、发射参数以及接触时间点，反推破窗弹接触玻璃时的三维坐标和速度矢量，并通过速度矢量和重力方向计算接触时的瞬时姿态角，以该瞬时姿态角中的俯仰角绝对值作为实际接触角度。

7.一种高空救援无人机，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的一种高空救援无人机，其特征在于，所述机体底部还设有扶手架，该扶手架底部设有挂钩。

9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至6任一项所述的高空救援无人机控制方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据权利要求1至6任一项所述的高空救援无人机控制方法。

技术总结本申请提出了一种高空救援无人机、控制方法、装置及存储介质，包括利用机器视觉算法和气象传感器，精确识别锁定目标窗户或火源，实时测量风速风向，计算调整发射参数以抵消风偏影响，实现精准破窗和灭火。无人机控制方法包括目标识别、弹道计算、发射参数调整、破窗效果评估等步骤。控制装置包括六旋翼无人机、发射舱、扩展电池和无线通信模块。电子装置和存储介质存储控制程序，增强了系统的智能化和可编程性。本系统提高了高层建筑火灾救援的效率和安全性，具有重要的实用价值和社会意义。技术研发人员：王斌,徐晗受保护的技术使用者：浙江求是应急科技研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/26