一种基于北斗卫星的应急救援终端及其系统的制作方法

本发明涉及应急救援领域，具体为一种基于北斗卫星的应急救援终端及其系统。

背景技术：

1、随着北斗卫星定位系统的不断发展，北斗卫星定位被应用在各行各业之中，运用北斗卫星技术的救援设备被不断开发出来，辅助救援人员进行救援。

2、目前基于北斗卫星的应急救援系统主要包括以下三个方面：应急救援指挥中心、移动应急救援指挥分中心和应急救援单兵系统。依靠北斗卫星定位系统实现准确定位，依靠通信卫星及其他辅助通信设备可实现图像、语音、相关数据的上传与下发，随着社会发展、自然演变，人造建筑、自然环境变得更加复杂，现有技术只能给予位置定位及语音沟通交流最基本的救援辅助，不能起到对救援现场危险预测的作用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星的应急救援终端及其系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗卫星的应急救援终端，该终端包括电源模块、按键控制模块、通信模块、摄像头模块、语音模块和核心模块；

3、所述电源模块用于对应急救援终端供电；所述按键控制模块用于控制应急救援终端的工作状态；所述通信模块用于进行应急救援终端与外部设备之间的数据交互；所述摄像头模块用于采集环境信息，根据采集到的环境信息构建救援环境地理环境模型；所述语音模块用于维持救援人员之间的沟通和提示救援环境中的危险信息；所述核心模块用于对按键控制模块、通信模块、语音模块、摄像头模块的输入信号进行数据处理并将处理信号输出到按键控制模块、通信模块；

4、所述电源模块输出端与所述按键控制模块、通信模块、摄像头模块、语音模块、核心模块输入端电性连接；所述摄像头模块输出端与所述核心模块输入端相连接；所述按键控制模块、通信模块、语音模块输出端与所述核心模块输入端相连接。

5、根据上述技术方案，所述电源模块包括充放电控制单元、电池、5v供电单元和3.3v供电单元；

6、所述充放电单元用于对电池充放电进行控制；所述电池用于储存电能；所述5v供电单元用于为摄像头模块、通信模块、按键控制模块、语音模块进行供电；所述3.3v供电单元为核心模块进行供电。

7、根据上述技术方案，所述按键控制模块包括led指示灯与按键开关；

8、所述led指示灯包括红灯、绿灯和黄灯，其中红灯亮起时表示应急救援终端故障，绿灯亮起时表示应急救援终端处于正常工作状态，黄灯亮起时表示应急救援终端处于待机状态，红灯、绿灯和黄灯都熄灭时表示应急救援终端处于关机状态；所述按键开关用于切换应急救援终端的工作状态。

9、应急救援终端工作状态包括正常工作、待机和关机三种状态，长按按键开关实现工作和关机的状态切换，在开机的状态下短按按键开关实现待机和工作的状态切换。

10、根据上述技术方案，所述通信模块包括wifi-蓝牙单元、4g通信单元、北斗短报文通信单元；

11、所述蓝牙wifi-蓝牙单元用于与外部wifi-蓝牙设备进行数据交互，并将接收的数据通过串口与核心模块进行数据交互；所述4g通信单元用于连接4g通讯网络，并通过usb信号与核心板进行数据交互；所述北斗短报文通信单元用于对救援人员及关键物资的地理位置进行精准定位。

12、根据上述技术方案，所述摄像头模块包括应急救援终端内置高清摄像头，用于传输救援现场实时画面，协助构建救援环境地理模型；所述语音模块包括麦克风和扩音器，所述麦克风用于采集救援人员发出的声音信息，所述扩音器用于播放接受的语音信息和提示危险预测；所述核心模块包括集成芯片处理器，对应急救援终端采集信息进行信息处理，并将处理信息通过输出设备进行输出。

13、一种基于北斗卫星的应急救援系统，该系统包括智能协同交互模块、能源管理模块和ai视频分析报警模块；

14、所述智能协同交互模块用于协助各个部门之间配合和对应急救援终端的查看与操作；所述能源管理模块用于监测电池状态和管理电池的充、放电过程；所述ai视频分析报警模块用于预测救援过程中可能存在的危险因素。

15、根据上述技术方案，所述智能协同交互模块包括电池状态显示单元、地图位置信息显示单元、指令查看单元和控制中心；

16、所述电池状态显示单元用于显示电池剩余电量和电池实时温度；所述地图位置信息显示单元用于显示救援人员和关键物资的地理位置；所述指令查看单元用于查看救援中心下达的救援指令；所述控制中心用于开启或关闭wifi-蓝牙，显示连接wifi-蓝牙的设备名称。

17、根据上述技术方案，所述能源管理模块包括电池状态检测、充放电保护单元和充电管理单元；

18、所述电池状态检测用于检测电池电压、电流、温度参数，根据检测数据评估电池的健康状况和性能；所述充放电保护单元用于监测充电过程中的实时电流，实时充电电流大于最大充电电流imax时应急救援终端停止充电并报警，监测放电过程中实时电压，放电电压小于最低放电电压vmin时应急救援终端提示电压低随后自动关机；所述充电管理单元用于监测充电过程中的充电速率和充电过程中电池的温度变化，根据监测数据实时显示充电完成剩余时间和电池实时温度。

19、根据上述技术方案所述ai视频分析报警系统包括位置获取单元、环境获取传输单元、数据分析单元；

20、所述位置获取单元使用北斗卫星定位技术获取救援人员地理位置坐标并实时显示在所述地图位置信息显示单元上；所述环境获取传输单元使用所述摄像头模块用于实时获取救援人员周围环境信息和终端姿态信息，将获取的环境信息通过所述通信模块上传到数据库；数据分析单元通过ai数据库大模型识别用于获取环境信息中的物体坐标，并判断环境中物体有无发生位置移动；

21、所述ai视频分析报警系统获取位置获取单元、环境获取传输单元、数据分析单元得到的数据信息进行处理判断，处理判断包括以下步骤：

22、s10-1、根据所述位置获取单元获取救援人员地理位置坐标，将救援人员的地理坐标标记为g(xwi，ywi，zwi)；

23、s10-2、根据所述环境获取传输单元获取救援环境信息和应急救援终端的姿态信息，将获取的救援环境信息通过ai数据库大模型自动识别出环境信息中的物体并将其标记；

24、s10-3、根据ai数据库大模型识别标记出的物体，获取物体四角的定点的像素坐标(u1，v1)、(u2，v2)、(u3，v3)、(u4，v4)，通过公式计算物体的像素中心点坐标(ui，vi)，公式如下：

25、

26、

27、s10-4、根据计算得到的物体像素中心点坐标(ui，vi)通过公式计算该物体图像中心点坐标(xi，yi)，公式如下：

28、

29、其中u0表示在图像坐标轴下像素坐标轴原点的纵坐标，v0表示在图像坐标轴下像素坐标轴原点的纵坐标，fx表示沿图像宽度，fy表示沿图像高度；

30、s10-5根据图像中心点坐标(xi，yi)通过公式对镜头畸形进行矫正获得矫正后的图像中心点坐标(xi’，yi’)，公式如下：

31、x'i＝xi(1+k1r2+k2r4+k3r6)

32、y'i＝yi(1+k1r2+k2r4+k3r6)

33、其中r2＝xi2+yi2，k1、k2、k3表示畸变系数，k1、k2、k3为常数；

34、s10-6、根据矫正后的图像中心点坐标(xi’，yi’)通过公式获取该物体的相机坐标(xci，yci，zci)，公式如下：

35、

36、其中f表示相机的焦距，h表示相机与物体之间距离；

37、s10-7、根据相机坐标(xci，yci，zci)通过公式获取该物体的地理位置坐标(xwi，ywi，zwi)，公式如下：

38、[xwi，ywi，zwi]t＝r-1([xci，yci，zci]t-mt)

39、其中mt表示获取救援人员的地理位置的列向量形式，r表示相机外部参数的矩阵形式，mt、r矩阵表达如下：

40、mt＝[xwi，ywi，zwi]t

41、

42、r11＝cos(β)cos(θ)；r12＝cos(θ)sin(α)sin(β)-cos(α)sin(θ)；

43、r13＝cos(α)cos(θ)sin(β)+sin(α)sin(θ)；r21＝cos(β)sin(θ)；

44、r22＝sin(α)sin(β)sin(θ)+cos(α)cos(θ)；

45、r23＝cos(α)cos(β)sin(θ)-cos(θ)sin(α)；r31＝-sin(β)；

46、r32＝cos(β)sin(α)；r33＝cos(α)cos(β)；

47、其中α、β、θ表示营救救援终端的姿态信息，俯仰角α表示应急救援终端与x轴夹角、航向角β表示急救援终端与y轴夹角、翻滚角θ表示急救援终端与z轴夹角；

48、s10-8、根据以上识别计算出的物体地理位置坐标(xwi1，ywi1，zwi1)，设置间隔时间t，再次识别计算出相同物体的地理位置坐标(xwi2，ywi2，zwi2)，通过公式计算出相同物体的偏移系数p，公式如下：

49、

50、s10-9、若偏移系数p大于设置偏移极限k，应急救援终端通过语音模块进行报警；

51、其中k表示偏移系数，为常数且大于零。

52、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对救援现场实时拍摄，利用ai数据库大模型能够快速处理和分析实时拍摄的视频数据，根据分析处理的视频数据通过计算处理获取视频中物体的地理外置信息，结合实时分析和历史数据，能够分析救援过程中周围物体位置偏移情况，提前预警可能的安全隐患，从而提升救援人员的安全系数，确保他们在执行任务时的安全，降低救援行动的整体风险。