基于智能化船用救生系统的救援方法、装置及存储介质

本发明属于海上救援，具体涉及一种基于智能化船用救生系统的救援方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、

2、目前，海上救援设备较多，方法较多，其存在以下缺点：

3、(1)事故预警机制弱：主要体现在缺乏有效监测与通信系统上，其中，海上监测和通信系统覆盖范围有限，往往无法实时获得事故信息，以导致人员落水却无人知晓的情况时有发生，同时，知道了有人员落水却不清楚具体落水位置也是阻碍救援的一大难题，且海上救生装备的预警机制需要依赖搜索与救援资源的调动和响应；然而，这些资源通常是有限的，尤其是在远离陆地、远离人口密集区的海域，这就导致了救援队伍的反应速度较慢，影响了预警的效果。

4、(2)救援效率低：一些救生装备的设计过于复杂，而且需要花费较长的时间来穿戴，在紧急情况下，这会浪费宝贵的时间，从而影响救援的效率；比如最先进的智能救生圈，其仍需要人为操控，且一次只能救援一名落水人员；

5、基于前述不足，如何提供一种能够在人员落水后，无需人工操作，可自动且快速救援落水人员的救援方法，已成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于智能化船用救生系统的救援方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中无法有效定位落水人员，以及采用人工救援所存在的效率慢的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种基于智能化船用救生系统的救援方法，应用于智能化船用救生系统，所述智能化船用救生系统包括智能穿戴设备、救生航行器和发射装置，其中，所述智能穿戴设备穿戴于目标人员上，所述救生航行器设置于所述发射装置的发射端上，所述救生航行器上设置有有源相控阵雷达收发系统以及救生机械臂，所述智能穿戴设备通信连接所述有源相控阵雷达收发系统，所述有源相控阵雷达收发系统通信连接所述发射装置，且所述方法包括：

4、有源相控阵雷达收发系统接收智能穿戴设备发送的电磁波信号，并在接收到所述电磁波信号后，生成发射指令，其中，所述电磁波信号是智能穿戴设备在检测到目标人员落水后发出的；

5、有源相控阵雷达收发系统基于所述电磁波信号，确定出所述目标人员的落水位置；

6、有源相控阵雷达收发系统将所述发射指令发送至所述发射装置，以使所述发射装置在接收到所述发射指令后，将所述救生航行器弹射至水面；

7、有源相控阵雷达收发系统在检测到所述救生航行器落入水面后，控制所述救生航行器向所述落水位置处移动，并在到达所述落水位置处时，控制所述救生机械臂拾起所述目标人员。

8、基于上述公开的内容，本发明依托包含有智能穿戴设备、救生航行器和发射装置的智能船用救生系统，来提供了一套能够自动定位以及快速救援的救援方法；其中，救生航行器上的有源相控阵雷达收发系统在接收到智能穿戴设备所发射的电磁波信号后，可生成发射指令，并同时基于该电磁波信号来确定出落水人员(即目标人员)的落水位置；然后，将发射指令发送至发射装置，以使发射装置基于该指令将救生航行器弹射至水面；最后，有源相控阵雷达收发系统则可控制救生航行器向落水位置处移动，并在到达该位置处时，控制航行器上的救生机械臂对落水人员进行救援。

9、通过上述设计，本发明能够自动接收落水人员所发送的落水警报，并能够实时定位其落水位置；而后，发射救生航行器至水面，并控制航行器快速移动至落水位置处对其进行紧急救援；如此，本发明在整个救援过程中能够精确定位落水人员的位置，从而可准确得出救援地点并部署设备进行及时救援；同时，整个救援过程无需人工参与，由计算机实现相应的资源调用，其效率高，可大幅缩短救援时间；由此，本发明能够在人员落水后，自动且快速的救援落水人员，非常适用于在海上救援领域的广泛应用与推广。

10、在一个可能的设计中，有源相控阵雷达收发系统接收所述智能穿戴设备发送的电磁波信号，包括：

11、有源相控阵雷达收发系统接收若干基站转发的电磁波信号，其中，任一基站转发的电磁波信号是由所述智能穿戴设备发送至所述任一基站的；

12、相应的，有源相控阵雷达收发系统基于所述电磁波信号，确定出所述目标人员的落水位置，则包括：

13、有源相控阵雷达收发系统从若干基站中，筛选出目标基站，其中，所述目标基站是所述有源相控阵雷达收发系统最先接收到的三个电磁波信号所对应的基站；

14、有源相控阵雷达收发系统计算出所述智能穿戴设备与所述目标基站之间的距离；

15、有源相控阵雷达收发系统获取所述目标基站的位置坐标；

16、有源相控阵雷达收发系统基于所述目标基站的位置坐标以及所述智能穿戴设备与所述目标基站之间的距离，确定出所述目标人员的落水位置。

17、在一个可能的设计中，所述目标基站包括第一基站、第二基站和第三基站，其中，有源相控阵雷达收发系统基于所述目标基站的位置坐标以及所述智能穿戴设备与所述目标基站之间的距离，确定出所述目标人员的落水位置，包括：

18、基于所述目标基站的位置坐标以及所述智能穿戴设备与所述目标基站之间的距离，并按照如下公式(1)，确定出所述目标人员的落水位置；

19、x＝β*a-1 (1)

20、上述公式(1)中，x表示所述目标人员的落水位置的坐标矩阵，b和a均表示参数矩阵；

21、其中，x＝[x,y,z]t(2)；

22、

23、

24、上述公式(2)中，(x,y,z)表示所述目标人员的落水位置，t表示转置运算；

25、上述公式(3)和公式(4)中，d1,d2,d3依次表示所述智能穿戴设备与第一基站、第二基站以及第三基站之间的距离，x1,y1,z1依次表示所述第一基站的横坐标、纵坐标和z轴坐标，x2,y2,z2依次表示所述第二基站的横坐标、纵坐标和z轴坐标，x3,y3,z3依次表示所述第三基站的横坐标、纵坐标和z轴坐标。

26、在一个可能的设计中，有源相控阵雷达收发系统计算出所述智能穿戴设备与所述目标基站之间的距离，包括：

27、有源相控阵雷达收发系统采用距离差旋转双曲面交点定位算法，计算出所述智能穿戴设备与所述目标基站之间的距离。

28、在一个可能的设计中，在有源相控阵雷达收发系统基于所述电磁波信号，确定出所述目标人员的落水位置后，所述方法还包括：

29、对所述落水位置进行修正处理，得到第一修正落水位置，以便所述有源相控阵雷达收发系统控制所述救生航行器向所述第一修正落水位置处移动。

30、在一个可能的设计中，在控制所述救生航行器向所述落水位置处移动后，所述方法还包括：

31、基于所述电磁波信号，确定出所述电磁波信号的接收频率；

32、对所述接收频率进行频率修正，得到修正后的频率；

33、基于所述修正后的频率，向所述智能穿戴设备发送定位信号，以使所述智能穿戴设备在接收到所述定位信号后，向所述有源相控阵雷达收发系统发射回馈信号；

34、基于所述回馈信号，修正所述落水位置，得到第二修正落水位置；

35、控制救生航行器向所述第二修正落水位置处移动，以完成对所述目标人员的动态跟踪。

36、在一个可能的设计中，对所述接收频率进行频率修正，得到修正后的频率，包括：

37、获取所述电磁波信号的传播方向与目标方向之间的夹角，其中，所述目标方向为所述救生航行器的航行方向；

38、基于所述电磁波信号的接收频率，以及所述电磁波信号的传播方向与目标方向之间的夹角，并采用如下公式(5)，对所述接收频率进行频率修正，得到修正后的频率；

39、

40、上述公式(5)中，γ表示修正后的频率，y表示所述接收频率，θ表示所述电磁波信号的传播方向与目标方向之间的夹角，β表示中间参数，其中，且vs表示所述电磁波信号的传播速度，c表示光速。

41、在一个可能的设计中，所述救生航行器上还设置有多个救生圈，其中，所述方法还包括：

42、若所述有源相控阵雷达收发系统接收多个智能穿戴设备发送的电磁波信号，则基于接收到的多个电磁波信号，确定出电磁波信号最密集的位置；

43、控制所述救生航行器向所述电磁波信号最密集的位置处移动，并在到达所述电磁波信号最密集的位置处时，向救生航行器的四周弹射所述救生圈。

44、第二方面，提供了基于智能化船用救生系统的救援装置，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述基于智能化船用救生系统的救援方法。

45、第三方面，提供了一种存储介质，存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述基于智能化船用救生系统的救援方法。

46、第四方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述基于智能化船用救生系统的救援方法。

47、有益效果：

48、(1)本发明能够自动接收落水人员所发送的落水警报，并能够实时定位其落水位置；而后，发射救生航行器至水面，并控制航行器快速移动至落水位置处对其进行紧急救援；如此，本发明在整个救援过程中能够精确定位落水人员的位置，从而可准确得出救援地点并部署设备进行及时救援；同时，整个救援过程无需人工参与，由计算机实现相应的资源调用，其效率高，可大幅缩短救援时间；由此，本发明能够在人员落水后，自动且快速的救援落水人员，非常适用于在海上救援领域的广泛应用与推广。