复杂环境突发应急事件的无人机机场自主巡查系统的制作方法

本发明涉及无人机，特别涉及复杂环境突发应急事件的无人机机场自主巡查系统。

背景技术：

1、无人机是无人驾驶飞机的简称(，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。从某种角度来看，无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务，可以被看做是空中机器人。

2、在现有技术中，无人机已经广泛应用于各种领域，如航拍、农业、物流等。然而，在复杂环境和突发应急情况下，无人机的应用仍然面临一些技术挑战：

3、1.灾害现场信息收集困难，短时空域限制下无人机灾情信息获取与现场快速处置能力有限。

4、2.常规救援装备效率低，器材物资输送困难，救援队伍自身安全、通信无法保障。

5、3.灾害事故突发性高，常态化无人机应急救援体系薄弱，力量分散，缺乏就近部署。

6、4.各组织部门间信息不共享，空域申请难，缺乏统一协同作战机制，措施黄金救援最佳时机。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供复杂环境突发应急事件的无人机机场自主巡查系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：复杂环境突发应急事件的无人机机场自主巡查系统，包括：

3、无人机控制模块，用于：

4、对无人机进行飞行控制，所述飞行控制包括起飞、降落、悬停、航线规划，同时对无人机进行自主巡航，自主巡航时根据预设的航线或任务进行，无人机控制模块具备远程遥控器操作功能，统协各个无人机机场进行应急处理，统协各个无人机机场配合协同完成轮值起飞、共同多角度监视；

5、实时监控模块，用于：

6、通过传感器和摄像头在无人机自主巡航的过程中对环境影像以及环境数据进行实时的采集和传输，对传感器和摄像头进行搭载，通过传感器监测无人机周围环境的气象参数、地形地貌、障碍物信息，通过摄像头捕捉无人机的周围环境，同时对无人机拍摄的环境影像进行实时处理，提取关键特征信息，如火源位置、受灾区域，对传感器收集的环境数据进行实时分析，提供关于环境状况、灾区情况的深入分析；

7、任务管理平台，用于：

8、提供用户界面确保用户与系统之间的交互，根据预设的规则和条件自动或手动触发巡检任务并对已派发的任务进行全程跟踪，任务管理平台为应急人员提供预警信息，同时与应急指挥系统、救援调度系统集成，实现无人机与任务管理平台之间的数据通信，在通信中断的区域，无人机可作为通信中继，确保应急指挥中心与现场的通信畅通。

9、进一步的，所述无人机控制模块在进行工作时，具体还包括以下步骤：

10、通过接收来自无人机的传感器数据，以及接收来自远程遥控器或自主巡航系统的指令，对无人机的飞行姿态、位置和速度进行实时控制；

11、实现无人机自主巡航功能，自主巡航单元包括导航定位系统，通过导航定位系统，无人机自动规划最优航线、避开障碍物、保持高度和速度稳定，并按照预设的任务要求进行飞行；

12、接收来自远程遥控器的指令，并将这些指令转化为无人机执行的命令，操作人员通过遥控器对无人机进行实时控制，同时发送指令给无人机，使其执行特定的任务或动作；

13、根据任务需求和无人机机场的实际情况，制定飞行计划和轮值表，向各无人机机场发送飞行计划和轮值表，通知无人机按照计划起飞，无人机机场根据接收到的飞行计划，安排无人机进行起飞前的准备工作，无人机起飞后，进入指定区域进行监视任务，并将实时数据传输至相应的无人机机场处理中心，无人机机场处理中心对数据进行处理和分析，并将结果发送至任务管理平台，任务管理平台对接收到的数据进行分析和评估，根据需要调整飞行计划或发出新的指令；

14、根据任务需求和各无人机机场的位置分布，制定协同监视策略，向各无人机机场发送协同监视策略，通知无人机根据策略进行监视，无人机机场根据接收到的策略，安排无人机进行监视任务，无人机在执行监视任务时，通过数据链路将实时数据传输至任务管理平台，任务管理平台对接收到的数据进行融合和处理，生成全局的监视画面或态势感知信息，将全局的监视画面或态势感知信息实时显示在任务管理平台的屏幕上，供指挥人员决策使用；

15、在检测出某区域突发情况后发出预警信号，无人机机场接收到警报后，自动控制系统迅速启动，该航线覆盖内的机场会自动释放无人机，无人机按照预设路径飞行至出现突发情况的区域，按照不同角度、高度对突发情况进行持续性拍摄，无人机将拍摄的实时视频数据传输至任务管理平台，供指挥部门高效决策，指挥部门接收视频数据后，提取关键信息，根据分析结果和现场视频，快速作出决策，并制定相应的行动方案；

16、在对突发事件区域进行持续性拍摄时，无人机按照预定路径进行持续监视，并通过机载摄像头和传感器采集视频、图像和环境数据，当某台无人机因电量不足或故障需要返回充电或维修时，任务管理平台会自动检测当前航线路径所覆盖范围内的无人机场中其他无人机的电量状态，并分配替补任务给电量充足的无人机，替补无人机接收到任务分配指令后启动并替代返航的无人机执行工作，确保监视工作不间断；

17、当机场释放替补无人机后呈空闲状态时，任务管理平台能够实时监测其他区域航线未达到事发点但可抵达该机场的飞机，并自动调度这些飞机飞往空闲机场待命。

18、进一步的，所述实时监控模块在进行工作时，具体还包括以下步骤：

19、实时获取周围环境的影像信息，并将这些信息传输到任务管理平台，以便操作人员对无人机所处环境进行实时监测和判断；

20、将传感器采集到的数据转换为电信号或数字信号，并进行处理和传输，通过数据采集单元获取周围环境的各种数据，并将这些数据传输到任务管理平台，以便操作人员对无人机所处的环境和状态进行实时监测和分析；

21、对无人机拍摄的环境影像进行解析处理，提取关键特征信息，如火源位置、受灾区域，对传感器收集的环境数据进行实时分析，提供关于环境状况、灾区情况的深入分析。

22、进一步的，实时监控模块在进行环境信息采集时，具体还包括以下步骤：

23、通过温度传感器、湿度传感器、气压传感器、风速传感器监测无人机周围环境的气象参数、地形地貌、障碍物信息；

24、通过高清摄像头捕捉无人机的周围环境，通过图像传感器将拍摄到的图像转换为数字信号，然后由图像处理芯片对数字信号进行压缩、编码和传输处理。

25、进一步的，实时监控模块在进行解析处理时，具体还包括以下步骤：

26、对无人机拍摄的图像进行预处理、特征提取和目标识别，对图像进行灰度化、二值化、边缘检测、滤波作，提取出图像中的关键特征信息，同时通过目标识别，自动识别出图像中的特定目标，特定目标包括火源、受灾区域；

27、对无人机拍摄的图像进行特征提取和分类，通过提取图像中的颜色、纹理、形状特征，并进行分类和识别，实现对火源位置、受灾区域的精确定位和识别；

28、对传感器收集的环境数据进行实时分析，对环境数据进行分类、聚类、预测操作，提供关于环境状况、灾区情况的深入分析，提取出数据中的有用信息。

29、进一步的，所述任务管理平台在进行工作时，具体还包括以下步骤：

30、对无人机执行的任务进行管理和调度，根据预设的规则和条件，自动或手动触发巡检任务，并对已派发的任务进行全程跟踪和管理，同时根据无人机的状态、环境状况信息，动态调整任务计划和路线；

31、为应急人员提供预警信息，通过分析无人机拍摄的图像和传感器数据，自动识别出异常情况或潜在的危险源，并及时发出预警信号，预警决策单元还根据实际情况，提供应急处置建议或方案，帮助应急人员快速做出决策；

32、集成扩展单元提供标准化的接口和协议，与其他系统进行数据交互和信息共享，通过集成扩展单元，任务管理平台与应急指挥系统、救援调度系统进行对接，实现信息互通、资源共享和协同作战。

33、进一步的，任务管理平台在进行无人机任务管理时，具体还包括以下步骤：

34、对无人机执行的任务进行设定和规划，根据不同的任务需求，预设不同的规则条件，规则条件包括飞行路线、拍摄参数、传感器采集设置；

35、对预设的任务进行调度和管理，根据任务设定子单元设定的规则条件，任务调度子单元可以自动或手动触发巡检任务，在任务触发后将任务派发给无人机，并对任务进行全程跟踪和管理；

36、对已派发的任务进行全程跟踪和管理，通过与无人机的通信系统连接，实时获取无人机的位置、状态和任务执行情况信息。

37、进一步的，任务管理平台在进行数据交互和信息共享时，具体还包括以下步骤：

38、无人机与任务管理平台之间的数据传输，通过无线通信技术将无人机拍摄的图像、传感器数据实时传输到任务管理平台，同时将任务管理平台的控制指令传输给无人机，实现对无人机的远程控制；

39、在通信中断的区域实现无人机作为通信中继的功能，通过无线通信技术将应急指挥中心与现场之间的信息进行中继转发，当无人机在执行任务时遇到通信中断的情况时，通信中继单元会自动启用，通过无人机搭载的无线通信设备将信息进行中继转发。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

41、1.本发明的飞行控制单元确保无人机在复杂环境中能够稳定、准确地执行巡查任务，提高了任务的可靠性和安全性。自主巡航单元减少了人工干预的需求，提高了无人机在复杂环境中的自主性和适应性。在突发应急事件中，自主巡航功能能够快速响应并执行任务，减轻了应急人员的工作负担。远程遥控单元使得操作人员可以在远离无人机的地方进行远程操控，提高了操作的安全性和便捷性。在复杂环境和突发应急事件中，远程遥控功能有助于减少人员风险，提高操作效率。

42、2.本发明通过无线通信技术将无人机拍摄的图像、传感器数据等信息实时传输到任务管理平台，为应急响应提供实时数据支持，在复杂环境和突发应急事件中，实时数据传输至关重要，能够为救援行动和决策提供及时、准确的信息。在通信中断的区域实现无人机作为通信中继的功能，通过无人机的中继转发，可以确保应急指挥中心与现场之间的信息能够顺利传输，解决通信中断的问题。在复杂环境和突发事件中，通信中断可能成为一大挑战，而数据通信模块的通信中继功能能够有效解决这一问题，保障信息传递的畅通。

43、3.本发明对无人机执行的任务进行集中管理和调度，根据预设的规则和条件自动或手动触发巡检任务，有助于提高任务分配和执行的效率，确保无人机能够快速响应并执行相应的任务，预警决策单元能够为应急人员提供预警信息，自动识别异常情况或潜在的危险源，能够帮助应急人员及时发现潜在的风险和隐患，提前做出应对措施，减少潜在的损失。集成扩展提供了与其他系统的集成和扩展能力，可以与其他系统进行数据交互和信息共享，在复杂环境和突发应急事件中，需要多个部门和系统的协同合作，可以更好地整合各方资源，提高整体应对能力。