CN111731453A - 一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法和系统。本发明的基于可搭载无人机的救生无人船的海上救援方法包括：救生无人船获取目标海域坐标，并航行至目标海域；航行至目标海域后，所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给停放在所述救生无人船无人机升降平台上的无人机；所述无人机根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄；所述无人机从所拍摄的海面图像中识别出救援目标，飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船；所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置完成救援。本发明的方法减少了无人船的救援过程中搜寻目标的时间以及难度。

Description

一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法和系统

技术领域

本发明涉及水上救援技术领域，特别是涉及一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法和系统。

背景技术

海上救援是指针对海上事故等做出的搜寻、救援等工作，海上救援相比于陆地救援有更多的不可预测性，因此它的难度也更大。

传统海上救援多采取人工驾驶船只或直升机救援等方式寻找救援目标，耗费大量人力物力且效率较低，在一些场景中，采用无人救生船来进行海上救援，但传统无人救生船在大型水域救援过程中目标搜寻效率低，视野小且视野容易受到海况影响。

海上救援无人机具有小巧便宜的优势，但是无人机在海上救援的过程中，容易受飞行距离限制，载重限制，使搭载的食物、淡水和医疗设备有限，且在飞行过程中容易受到环境影响。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法和系统，减少了无人船的救援过程中搜寻目标的时间以及难度。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法，包括如下步骤：

救生无人船获取目标海域坐标，并航行至目标海域；

航行至目标海域后，所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给停放在所述救生无人船无人机升降平台上的无人机；

所述无人机根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄；

所述无人机对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标；

所述无人机飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船；

所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置，完成救援。

可选的，所述无人机对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标，具体包括如下步骤：

所述无人机通过图像目标检测算法，对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

可选的，所述无人机飞行至所述救援目标上空，具体包括如下步骤：

通过双目测距算法，计算出所述无人机与所述救援目标之间的距离；

根据所述距离，计算出所述救援目标相对于所述无人机的相对坐标位置；

所述无人机根据所述相对坐标位置，飞行至所述救援目标上空。

可选的，所述无人机飞行至所述救援目标上空后，还包括如下步骤：

当所述救援目标移动时，所述无人机实时跟踪所述救援目标移动，并更新所述救援目标的坐标位置，并将更新后的所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

可选的，所述无人机飞行至所述救援目标上空后，还包括如下步骤：

从所拍摄的画面中获取实时的海况，并将所述海况发送给所述救生无人船；

所述救生无人船根据所述海况实时规划路线，并行驶至所述救援目标的坐标位置。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统，所述系统包括：

救生无人船和无人机，所述救生无人船内设有停放所述无人机的无人机升降平台，所述救生无人船内还设有智能控制台；

所述智能控制台用于获取目标海域坐标，并驱动所述救生无人船航行至目标海域；

航行至目标海域后，所述智能控制台用于驱动所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给所述无人机；

所述无人机用于根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄，并对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标；所述无人机飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述智能控制台；

所述智能控制台用于驱动所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置，完成救援。

可选的，所述无人机内还搭载有openmv模块，所述openmv模块通过图像目标检测算法，对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

可选的，所述无人机内还设有测距模块，所述测距模块用于通过双目测距算法，计算出所述无人机与所述救援目标之间的距离；所述无人机根据所述距离，计算出所述救援目标相对于所述无人机的相对坐标位置；并根据所述相对坐标位置，飞行至所述救援目标上空。

可选的，所述无人机还用于，当所述救援目标移动时，实时跟踪所述救援目标移动，并更新所述救援目标的坐标位置，并将更新后的所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

可选的，所述无人机还用于从所拍摄的画面中获取实时的海况，并将所述海况发送给所述救生无人船；

所述救生无人船还用于根据所述海况实时规划路线，并行驶至所述救援目标的坐标位置。

在本申请实施例中，通过救生无人船搭载无人机与无人机协同工作，减少了无人船的救援过程中搜寻目标的时间以及难度，通过无人船协同工作运输救援物资，解决了海上救援无人机救援物资投送量较少，航程有限的缺点，能够降低人力成本并提高救援效率。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本申请一个实施例中的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法流程图；

图2为本申请一个实施例中的无人机飞行至救援目标上空的步骤流程图；

图3为本申请一个实施例中无人船根据海况航行至救援目标的坐标位置的步骤示意图；

图4为本申请一个实施例中的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的实施例。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

接下来对本说明书实施例进行详细说明。

针对传统技术中，传统无人救生船在大型水域救援过程中目标搜寻效率低，视野小且视野容易受到海况影响，无人机在海上救援的过程中，容易受飞行距离限制，载重限制，使搭载的食物、淡水和医疗设备有限，且在飞行过程中容易受到环境影响的技术问题，本申请实施例提供了一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法。

如图1所示，在一个实施例中，所述基于可搭载无人机的救生无人船的海上救援方法包括如下步骤：

步骤S11：救生无人船获取目标海域坐标，并航行至目标海域。

所述目标海域为预先根据救援目标的位置，所设定的一个海域范围，其可以是根据预先得知的救援目标位置所圈划的一个海域范围。

步骤S12：航行至目标海域后，所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给停放在所述救生无人船无人机升降平台上的无人机。

所述救生无人船可以是航行至目标海域的边界时，便停止航行，或者，所述救生无人船也可以是航行至目标海域的中心位置后，再停止航行。

所述救生无人船停止航行后，便发送指令至停放于所述救生无人船的无人机升降平台上的无人机，使得该无人机在该目标海域对救援目标进行搜寻。

步骤S13：所述无人机根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄。

步骤S14：所述无人机对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

所述无人机上搭载有拍摄装置和识别装置，用于对目标海域内的海面进行拍摄，并对拍摄的图像进行目标识别，以识别出救援目标，在一个实施例中，所述无人机具体通过图像目标检测算法，对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

所述图像目标检测算法可以是传统方法或深度学习方法，例如级联分类器框架或FasterR-CNN网络等等。

具体的，在一个实施例中，所述无人机可以是使用openmv机器视觉模块，对所拍摄的海面图像进行图像识别，以识别出救援目标。

步骤S15：所述无人机飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

如图2所示，在一个实施例中，所述无人机飞行至所述救援目标上空，具体包括如下步骤：

步骤S21：通过双目测距算法，计算出所述无人机与所述救援目标之间的距离；

步骤S22：根据所述距离，计算出所述救援目标相对于所述无人机的相对坐标位置；

步骤S23：所述无人机根据所述相对坐标位置，飞行至所述救援目标上空。

由于被救援目标在海上会由于受海风或海浪的影响，实时改变其在海面中的位置，因此，当救生无人船无法立即赶到救援目标当前所在的目标位置时，无人机需要跟踪救援目标的移动，因此，在另一个实施例中，所述无人机飞行至所述救援目标上空后，还包括如下步骤：

当所述救援目标移动时，所述无人机实时跟踪所述救援目标移动，并更新所述救援目标的坐标位置，并将更新后的所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

步骤S16：所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置，完成救援。

当所述无人机更新救援目标的坐标位置时，所述救生无人船行驶至更新后所述救援目标的坐标位置，完成救援。

具体的，所述救生无人船根据当前自身的坐标位置，以及救援目标的坐标位置，规划前往救援目标的坐标位置的航线，并根据规划的航线行驶至救援目标所在的坐标位置。

在一实施例中，如图3所示，所述无人机飞行至所述救援目标上空后，还包括如下步骤：

步骤S31：从所拍摄的画面中获取实时的海况，并将所述海况发送给所述救生无人船；

步骤S32：所述救生无人船根据所述海况实时规划路线，并行驶至所述救援目标的坐标位置。

海况主要指以下两种情况：

一是在风力作用下，根据视野内海面状况、波峰的形状及其破裂程度和浪花泡沫出现的多少等，把海况共分为10级；二是海区物理、化学、生物等性质及其变动情况，包括温度、盐度和密度的分布，水团和大洋环流的分布状况等。

海况对舰船安全航行、飞机巡逻侦察和舰载武器的使用有很大的影响。

在本申请实施例中，所述海况主要指视野内海面状况、波峰的形状及其破裂程度和浪花泡沫出现的多少等海平面状况，或者海平面是否有岛礁、杂物等，所述无人机可以根据所拍摄的图像，通过图像识别算法，识别出岛礁、杂物或较高的海浪，并通过前述的双目测距算法和坐标计算方法，计算该岛礁、杂物或较高海浪的坐标位置，并将该坐标位置发送给所述救生无人船，以使得所述救生无人船在规划航线时，避开该岛礁、杂物或较高海浪等影响船只航行的海况。

在一些实施例中，上述海况的分析过程，还可以是由所述救生船内所设置的智能控制台进行。

所述救生无人船根据所述无人机所实时发送的位置，到达救援地点后回收无人机，救援目标登船获取救援物资，救生无人船便可以返航，完成救援。

在本申请实施例的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法中，通过救生无人船搭载无人机与无人机协同工作，减少了无人船的救援过程中搜寻目标的时间以及难度，通过无人船协同工作运输救援物资，解决了海上救援无人机救援物资投送量较少，航程有限的缺点，能够降低人力成本并提高救援效率。

图4为本申请实施例提供的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统的结构示意图，如图4所示，所述基于可搭载无人机的救生无人船的海上救援系统包括救生无人船和无人机，所述救生无人船内设有停放所述无人机的无人机升降平台，所述救生无人船内还设有智能控制台、救援物资存放箱和船舱座位，所述物资存储箱存储常见的海上救援物资，例如淡水和食物等。

所述智能控制台用于获取目标海域坐标，并驱动所述救生无人船航行至目标海域；

航行至目标海域后，所述智能控制台用于驱动所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给所述无人机；

所述无人机用于根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄，并对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标；所述无人机飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述智能控制台；

所述智能控制台用于驱动所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置，完成救援。

在一个实施例中，所述无人机内还搭载有openmv模块，所述openmv模块通过图像目标检测算法，对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

在一个实施例中，所述无人机内还设有测距模块，所述测距模块用于通过双目测距算法，计算出所述无人机与所述救援目标之间的距离；所述无人机根据所述距离，计算出所述救援目标相对于所述无人机的相对坐标位置；并根据所述相对坐标位置，飞行至所述救援目标上空。

在一个实施例中，所述无人机还用于，当所述救援目标移动时，实时跟踪所述救援目标移动，并更新所述救援目标的坐标位置，并将更新后的所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

在一个实施例中，所述无人机还用于从所拍摄的画面中获取实时的海况，并将所述海况发送给所述救生无人船；

所述救生无人船还用于根据所述海况实时规划路线，并行驶至所述救援目标的坐标位置。

在本申请实施例的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统中，通过救生无人船搭载无人机与无人机协同工作，减少了无人船的救援过程中搜寻目标的时间以及难度，通过无人船协同工作运输救援物资，解决了海上救援无人机救援物资投送量较少，航程有限的缺点，能够降低人力成本并提高救援效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法，其特征在于，包括如下步骤：

救生无人船获取目标海域坐标，并航行至目标海域；

航行至目标海域后，所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给停放在所述救生无人船无人机升降平台上的无人机；

所述无人机根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄；

所述无人机对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标；

所述无人机飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船；

所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置，完成救援。

2.根据权利要求1所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法，其特征在于，所述无人机对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标，具体包括如下步骤：

所述无人机通过图像目标检测算法，对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

3.根据权利要求1所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法，其特征在于，所述无人机飞行至所述救援目标上空，具体包括如下步骤：

通过双目测距算法，计算出所述无人机与所述救援目标之间的距离；

根据所述距离，计算出所述救援目标相对于所述无人机的相对坐标位置；

所述无人机根据所述相对坐标位置，飞行至所述救援目标上空。

4.根据权利要求1所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法，其特征在于，所述无人机飞行至所述救援目标上空后，还包括如下步骤：

当所述救援目标移动时，所述无人机实时跟踪所述救援目标移动，并更新所述救援目标的坐标位置，并将更新后的所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

5.根据权利要求1所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法，其特征在于，所述无人机飞行至所述救援目标上空后，还包括如下步骤：

从所拍摄的画面中获取实时的海况，并将所述海况发送给所述救生无人船；

所述救生无人船根据所述海况实时规划路线，并行驶至所述救援目标的坐标位置。

6.一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统，其特征在于：

包括救生无人船和无人机，所述救生无人船内设有停放所述无人机的无人机升降平台，所述救生无人船内还设有智能控制台；

所述智能控制台用于获取目标海域坐标，并驱动所述救生无人船航行至目标海域；

航行至目标海域后，所述智能控制台用于驱动所述救生无人船停止航行，并发送搜救指令和目标海域坐标给所述无人机；

所述无人机用于根据所述搜救指令，升至所述目标海域上空，并在所述目标海域内的海面进行拍摄，并对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标；所述无人机飞行至所述救援目标上空，并将所述救援目标的坐标位置发送给所述智能控制台；

所述智能控制台用于驱动所述救生无人船行驶至所述救援目标的坐标位置，完成救援。

7.根据权利要求6所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统，其特征在于：

所述无人机内还搭载有openmv模块，所述openmv模块通过图像目标检测算法，对所拍摄的海面图像进行目标识别，识别出救援目标。

8.根据权利要求6所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统，其特征在于：

所述无人机内还设有测距模块，所述测距模块用于通过双目测距算法，计算出所述无人机与所述救援目标之间的距离；所述无人机根据所述距离，计算出所述救援目标相对于所述无人机的相对坐标位置；并根据所述相对坐标位置，飞行至所述救援目标上空。

9.根据权利要求6所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统，其特征在于：

所述无人机还用于，当所述救援目标移动时，实时跟踪所述救援目标移动，并更新所述救援目标的坐标位置，并将更新后的所述救援目标的坐标位置发送给所述救生无人船。

10.根据权利要求6所述的一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援系统，其特征在于：

所述无人机还用于从所拍摄的画面中获取实时的海况，并将所述海况发送给所述救生无人船；

所述救生无人船还用于根据所述海况实时规划路线，并行驶至所述救援目标的坐标位置。

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