專利名稱：一種景區(qū)遇險(xiǎn)游客搜尋系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種搜尋系統(tǒng)，特別是涉及一種根據(jù)游客攜帶信標(biāo)發(fā)射的無(wú)線信號(hào)來(lái)進(jìn)行搜索的搜尋系統(tǒng)，該系統(tǒng)尤其適用于山地、沙漠等地形條件復(fù)雜、面積較大的景區(qū)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)外旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)于旅游的需求，不再滿足于一般的觀光式旅游，戶外探險(xiǎn)式旅游日漸增多。同時(shí)，一些較原始的高山、沙漠、峽谷等地區(qū)，由于其神秘的自然風(fēng)光和優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境，正被逐漸地開發(fā)為景區(qū)，吸引旅游者來(lái)觀光和探險(xiǎn)。這類景區(qū)普遍具有面積廣闊、海拔高、地形復(fù)雜、氣候條件較差、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)、植被覆蓋茂盛和通信信號(hào)不穩(wěn)定等諸多特點(diǎn)，容易發(fā)生旅游者迷路、身體不適、跌墜等危險(xiǎn)事件，近年來(lái)，此類事例層出不窮，如四川四姑娘山景區(qū)每年都有游客因違規(guī)登山或探險(xiǎn)而失蹤或遇難，每次救援行動(dòng)都會(huì)耗費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力。在國(guó)內(nèi)外救援行動(dòng)中，常見的目標(biāo)搜索方式包括航空搜索和地面搜索，顯然，航空搜索的效率遠(yuǎn)高于地面搜索。國(guó)際上，美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家，航空工業(yè)和通用航空發(fā)達(dá)，加之政府資助，空中救援力量較強(qiáng)，往往使用有人駕駛航空器，如直升機(jī)對(duì)遇險(xiǎn)游客進(jìn)行搜索救援，其優(yōu)勢(shì)不言而喻。但該救援方式任務(wù)成本和風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)于山地、沙漠等景區(qū)來(lái)說，由于其植被覆蓋茂密、地形復(fù)雜、天氣狀況差等因素的影響，往往搜索視野受限，對(duì)飛行員的飛行技術(shù)要求很高。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)由于航空工業(yè)和通用航空欠發(fā)達(dá)，救援力 量和技術(shù)水平也薄弱，因此多采用地面搜索方式對(duì)遇險(xiǎn)游客進(jìn)行救援，該救援方式人力和財(cái)力耗費(fèi)高、搜索視野小、特殊地區(qū)進(jìn)入困難，尤其是搜索效率極低。近年來(lái)，隨著民用無(wú)人駕駛機(jī)的迅速發(fā)展，尤其是空中航拍技術(shù)及應(yīng)用的快速發(fā)展，一些景區(qū)已開始采用無(wú)人駕駛機(jī)搜尋遇險(xiǎn)游客。目前一般是在飛行控制半徑內(nèi)，通過光學(xué)或紅外設(shè)備對(duì)搜尋區(qū)域的地面進(jìn)行高分辨率、高清拍攝，然后再采用圖像處理技術(shù)分辨和確認(rèn)搜索目標(biāo)。這種搜索方式的普適性較好，但其技術(shù)有較大受限，如由于景區(qū)植被覆蓋茂密遮擋住地面，就無(wú)法得到實(shí)際影像，也就無(wú)法確定搜索目標(biāo)，而救援的關(guān)鍵是快速搜索、定位救援目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種景區(qū)遇險(xiǎn)游客搜尋系統(tǒng)，該搜尋系統(tǒng)基本不受搜索環(huán)境和技術(shù)的限制，能大大提高搜索效率和救援成功率(游客生還率)，并可顯著降低搜尋作業(yè)成本和風(fēng)險(xiǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種景區(qū)遇險(xiǎn)游客搜尋系統(tǒng)包括無(wú)人駕駛機(jī)、地面測(cè)控站和帶快門線的數(shù)碼相機(jī)，無(wú)人駕駛機(jī)內(nèi)設(shè)置有數(shù)傳電臺(tái)，數(shù)碼相機(jī)也安裝于無(wú)人駕駛機(jī)內(nèi)，并與地面測(cè)控站無(wú)線通訊連接，由地面測(cè)控站控制其拍照，此外該搜尋系統(tǒng)還包括機(jī)測(cè)器和游客攜帶信標(biāo)；所述探測(cè)器安裝于無(wú)人駕駛機(jī)上，包括主控芯片、無(wú)線收發(fā)模塊、SD存儲(chǔ)卡、電壓轉(zhuǎn)換模塊和天線，其中天線掛于無(wú)人駕駛機(jī)的機(jī)腹處，主控芯片通過接口向無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)出激活游客攜帶信標(biāo)的命令，無(wú)線收發(fā)模塊將主控芯片發(fā)出的命令解調(diào)后通過天線向地面發(fā)射，另一方面無(wú)線收發(fā)模塊將通過天線接收到的來(lái)自地面游客攜帶信標(biāo)發(fā)射的應(yīng)答信號(hào)解調(diào)后通過接口傳輸至主控芯片，主控制芯片將解碼得到的游客ID信息和地理位置信息通過接口存儲(chǔ)于SD存儲(chǔ)卡內(nèi)，同時(shí)主控芯片還通過接口接駁數(shù)傳電臺(tái)，將來(lái)自于信標(biāo)的所有信息通過數(shù)傳電臺(tái)傳送至地面測(cè)控站；所述游客攜帶信標(biāo)包括主控芯片、電壓轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、語(yǔ)音控制芯片、GPS模塊、喇叭和天線，游客ID信息和錄制的提示語(yǔ)音信息存儲(chǔ)在主控芯片內(nèi)，主控芯片根據(jù)信標(biāo)是否處于探測(cè)器發(fā)射的激活信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)來(lái)設(shè)置無(wú)線收發(fā)模塊為接收模式或發(fā)送模式，當(dāng)信標(biāo)處于激活信號(hào)覆蓋范圍外時(shí)，主控芯片通過接口設(shè)置無(wú)線收發(fā)模塊為接收模式，并關(guān)閉GPS模塊和語(yǔ)音控制芯片，當(dāng)信標(biāo)處于激活信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，主控芯片通過接口設(shè)置無(wú)線收發(fā)模塊為發(fā)送模式，并啟動(dòng)GPS模塊與語(yǔ)音控制芯片，GPS模塊將獲取的游客地理位置數(shù)據(jù)通過接口傳輸至主控芯片，主控芯片將其處理后通過無(wú)線收發(fā)模塊調(diào)制后經(jīng)天線向探測(cè)器輻射，同時(shí)啟動(dòng)語(yǔ)音控制芯片，播放預(yù)先錄制的提示語(yǔ)音； 地面測(cè)控站主要由裝有專用搜索飛行測(cè)控軟件的筆記本電腦構(gòu)成，當(dāng)?shù)孛鏈y(cè)控站接收到探測(cè)器傳回的游客攜帶信標(biāo)的ID、地理位置信息后，將其中的游客ID信息與景區(qū)管理機(jī)構(gòu)提供的游客動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，查找出對(duì)應(yīng)的游客，并根據(jù)地理位置信息在飛行地圖上標(biāo)識(shí)信標(biāo)的準(zhǔn)確位置，然后調(diào)整無(wú)人駕駛機(jī)的飛行航線，控制飛機(jī)從信標(biāo)上空飛過，同時(shí)發(fā)出指令并通過電子快門線控制照相機(jī)每隔一定的時(shí)間對(duì)地拍照一次。本發(fā)明的工作模式是游客進(jìn)入景區(qū)前，先在景區(qū)管理機(jī)構(gòu)注冊(cè)身份信息，建立游客動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并租用或購(gòu)買信標(biāo)，游客在旅游活動(dòng)中應(yīng)一直隨身攜帶信標(biāo)。當(dāng)獲悉游客遇到險(xiǎn)情后，開始啟用本發(fā)明搜尋系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索，其過程如下(I)首先充分搜集遇險(xiǎn)游客的相關(guān)信息并勘察搜尋地區(qū)飛行作業(yè)條件，然后使用地面測(cè)控站現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃飛行航跡，并上傳至無(wú)人駕駛機(jī)，經(jīng)充分準(zhǔn)備后無(wú)人駕駛機(jī)起飛，待其空中姿態(tài)正常后將手動(dòng)操控切換為自動(dòng)駕駛，無(wú)人駕駛機(jī)按照預(yù)設(shè)航跡進(jìn)行飛行搜尋作業(yè)；(2)機(jī)載探測(cè)器從起飛時(shí)開始工作，每隔一定時(shí)間通過定向天線向地面發(fā)射一次信標(biāo)激活信號(hào)。因探測(cè)器距地面約100米-500米，依據(jù)天線電磁輻射理論，該無(wú)線電信號(hào)呈圓錐形覆蓋地面；(3)游客攜帶信標(biāo)平時(shí)處于低功耗的待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)有無(wú)人駕駛機(jī)從遇險(xiǎn)游客附近上空飛過，信標(biāo)處于機(jī)載探測(cè)器激活信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，信標(biāo)通過內(nèi)置天線接收到激活信號(hào)，立即從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎９ぷ鳡顟B(tài)，返回信標(biāo)的ID、GPS等信息，并發(fā)出語(yǔ)音提示，如“您已被找到，請(qǐng)?jiān)氐却仍?(4)機(jī)載探測(cè)器接收到信標(biāo)返回的信息，將其處理后傳送至地面測(cè)控站，地面測(cè)控站將收到的ID相信與景區(qū)提供的游客數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，即可確定遇險(xiǎn)游客身份，并在飛行地圖上直觀顯示遇險(xiǎn)游客的身份信息和地理位置信息，同時(shí)控制無(wú)人駕駛機(jī)調(diào)整飛行航線直飛被探測(cè)目標(biāo)上空進(jìn)行拍照，然后沿既定航線繼續(xù)飛行至返航；(5)無(wú)人機(jī)返回地面后，提取照片，救援隊(duì)根據(jù)照片查看地面實(shí)景，進(jìn)一步確認(rèn)遇險(xiǎn)游客和了解地面場(chǎng)景，以便開展更有效的地面救援工作。
本發(fā)明以無(wú)人駕駛機(jī)作為搜救平臺(tái)，通過機(jī)載探測(cè)器和游客攜帶信標(biāo)之間的無(wú)線通訊連接，并利用GPS技術(shù)來(lái)搜索和定位遇險(xiǎn)游客，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、搜索信號(hào)基本不受限，因此不僅可顯著提高搜索效率和救援成功率，還可大大降低搜尋作業(yè)成本和風(fēng)險(xiǎn)，有助于維護(hù)景區(qū)良好形象。



圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所述機(jī)載探測(cè)器的模塊構(gòu)成圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中所述游客攜帶信標(biāo)的模塊構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明包括無(wú)人駕駛機(jī)，照相機(jī)，探測(cè)器、游客攜帶信標(biāo)和地面測(cè)控站，無(wú)人駕駛機(jī)是裝配了自動(dòng)駕駛儀的油動(dòng)型固定翼無(wú)人駕駛飛機(jī)，翼展3米，有效載荷3kg，最大飛行高度5500米，內(nèi)置有數(shù)傳電臺(tái)。照相機(jī)采用帶快門線的數(shù)碼相機(jī)，本實(shí)施例中采用有效像素為2110萬(wàn)的佳能mark 5D II單反數(shù)碼相機(jī)，地面測(cè)控站控制照相機(jī)拍照。探測(cè)器搭載于無(wú)人駕駛機(jī)上，沿規(guī)劃航線進(jìn)行搜索，每隔一定時(shí)間發(fā)射無(wú)線信號(hào)，以激活地面的游客攜帶信標(biāo)，同時(shí)連續(xù)接收信標(biāo)的應(yīng)答信號(hào)(包含游客攜帶信標(biāo)的ID、GPS、和當(dāng)前時(shí)間信息等)，并通過無(wú)人駕駛機(jī)上的數(shù)傳電臺(tái)將獲取的信息傳輸至地面測(cè)控站。探測(cè)器的主要技術(shù)指標(biāo)如下表表I探測(cè)器主要技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)指標(biāo)[H
垂直離地響應(yīng)距離~500m單次掃描時(shí)間2 s
5W
連續(xù)工作時(shí)間4h
重量0. 5kg
存儲(chǔ)(SD卡)2G
最大電流I. 5A
工作電壓12V如圖2所示，探測(cè)器主要由主控芯片、無(wú)線收發(fā)模塊、SD存儲(chǔ)卡(安全數(shù)碼卡)、電壓轉(zhuǎn)換模塊、鋰電池以及天線組成。其工作原理是在無(wú)人駕駛機(jī)巡航時(shí)，主控芯片每隔2-3秒通過SPI接口向無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送激活游客攜帶信標(biāo)的命令，無(wú)線收發(fā)模塊將該命令解析、調(diào)制成433MHz的發(fā)射信號(hào)，經(jīng)天線向地面輻射。另一方面，無(wú)線收發(fā)模塊通過天線接收來(lái)自地面游客攜帶信標(biāo)發(fā)射的應(yīng)答信號(hào)，對(duì)其解調(diào)后，通過SPI接口傳輸至主控芯片，由主控芯片解碼，得到ID和地理位置信息，然后通過SPI接口存儲(chǔ)至SD卡內(nèi)，同時(shí)通過RS232接口接駁機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)，經(jīng)數(shù)傳電臺(tái)將信標(biāo)的所有信息傳送至地面測(cè)控站。本實(shí)施例中主控芯片采用TI公司生產(chǎn)的16位超低功耗微控制器MSP430F149IPM，該控制器具有16位RSIC結(jié)構(gòu)、25ns指令周期、一種活動(dòng)模式和五種省電模式，活動(dòng)模式280 u A (lMHz，2. 2V)，待機(jī)模式I. IuA;工作電壓為I. 8 3. 6V。同時(shí)，其內(nèi)部帶有12位A/D采樣電路、串口 USART0/1、欠電壓檢測(cè)器等。無(wú)線收發(fā)模塊采用在nRF905電路的基礎(chǔ)上增加了功率放大電路的RFC33A模塊。nRF905是挪威Nordic公司推出的一款單片射頻發(fā)射器芯片，采用32引腳5_X5_ QFN封裝，工作于433MHz、868 MHz,915 MHz等3個(gè)ISM頻道，其中433MHz頻道在中國(guó)大陸可以免費(fèi)使用。nRF905具有低功耗模式，在以-IOdBm發(fā)射功率時(shí)，電流只有11mA，而對(duì)應(yīng)接收機(jī)的電流只有12. 5mA。芯片可以設(shè)置為空閑模式、關(guān) 機(jī)模式等。RFC33A模塊由于在nRF905電路的基礎(chǔ)上增加了功率放大電路，使得nRF905模塊的最大輸出功率提升到2W，從而使可視通信距離達(dá)到2km。電壓轉(zhuǎn)換模塊包括電壓轉(zhuǎn)換 模塊I和電壓轉(zhuǎn)換模塊2，分別采用DC-DC 1205和ASMl117模塊。天線采用430MHz的平板天線D450W06，使用時(shí)掛載于無(wú)人駕駛機(jī)的機(jī)腹處。天線的主要技術(shù)指標(biāo)如下表2平板天線主要技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種景區(qū)遇險(xiǎn)游客搜尋系統(tǒng)，包括無(wú)人駕駛機(jī)、地面測(cè)控站和帶快門線的數(shù)碼相機(jī)，無(wú)人駕駛機(jī)內(nèi)設(shè)置有數(shù)傳電臺(tái)，數(shù)碼相機(jī)也安裝于無(wú)人駕駛機(jī)內(nèi)，并與地面測(cè)控站無(wú)線通迅連接，由地面測(cè)控站控制其拍照，其特征在于該搜尋系統(tǒng)還包括探測(cè)器和游客攜帶信標(biāo)， 所述探測(cè)器安裝于無(wú)人駕駛機(jī)上，包括主控芯片、無(wú)線收發(fā)模塊、SD存儲(chǔ)卡、電壓轉(zhuǎn)換模塊和天線，其中天線掛于無(wú)人駕駛機(jī)的機(jī)腹處，主控芯片通過接口向無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)出激活游客攜帶信標(biāo)的命令，無(wú)線收發(fā)模塊將主控芯片發(fā)出的命令解調(diào)后通過天線向地面發(fā)射，另一方面無(wú)線收發(fā)模塊將通過天線接收到的來(lái)自地面游客攜帶信標(biāo)發(fā)射的應(yīng)答信號(hào)解調(diào)后通過接口傳輸至主控芯片，主控制芯片將解碼得到的游客ID信息和地理位置信息通過接口存儲(chǔ)于SD存儲(chǔ)卡內(nèi)，同時(shí)主控芯片還通過接口接駁數(shù)傳電臺(tái)，將來(lái)自于信標(biāo)的所有信息通過數(shù)傳電臺(tái)傳送至地面測(cè)控站； 所述游客攜帶信標(biāo)包括主控芯片、電壓轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、語(yǔ)音控制芯片、GPS模塊、喇叭和天線，游客ID信息和錄制的提示語(yǔ)音信息存儲(chǔ)在主控芯片內(nèi)，主控芯片根據(jù)信 標(biāo)是否處于探測(cè)器發(fā)射的激活信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)來(lái)設(shè)置無(wú)線收發(fā)模塊為接收模式或發(fā)送模式，當(dāng)信標(biāo)處于激活信號(hào)覆蓋范圍外時(shí)，主控芯片通過接口設(shè)置無(wú)線收發(fā)模塊為接收模式，并關(guān)閉GPS模塊和語(yǔ)音控制芯片，當(dāng)信標(biāo)處于激活信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，主控芯片通過接口設(shè)置無(wú)線收發(fā)模塊為發(fā)送模式，并啟動(dòng)GPS模塊與語(yǔ)音控制芯片，GPS模塊將獲取的游客地理位置數(shù)據(jù)通過接口傳輸至主控芯片，主控芯片將其處理后通過無(wú)線收發(fā)模塊調(diào)制后經(jīng)天線向探測(cè)器輻射，同時(shí)啟動(dòng)語(yǔ)音控制芯片，播放預(yù)先錄制的提示語(yǔ)音； 地面測(cè)控站主要由裝有專用搜索飛行測(cè)控軟件的筆記本電腦構(gòu)成，當(dāng)?shù)孛鏈y(cè)控站接收到探測(cè)器傳回的游客攜帶信標(biāo)的ID、地理位置信息后，將其中的游客ID信息與景區(qū)管理機(jī)構(gòu)提供的游客動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，查找出對(duì)應(yīng)的游客，并根據(jù)地理位置信息在飛行地圖上標(biāo)識(shí)信標(biāo)的準(zhǔn)確位置，然后調(diào)整無(wú)人駕駛機(jī)的飛行航線，控制飛機(jī)從信標(biāo)上空飛過，同時(shí)發(fā)出指令并通過電子快門線控制照相機(jī)每隔一定的時(shí)間對(duì)地拍照一次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種景區(qū)遇險(xiǎn)游客搜尋系統(tǒng)，該搜尋系統(tǒng)包括無(wú)人駕駛機(jī)，照相機(jī)，探測(cè)器、游客攜帶信標(biāo)和地面測(cè)控站，探測(cè)器主要由主控芯片、無(wú)線收發(fā)模塊、SD存儲(chǔ)卡、電壓轉(zhuǎn)換模塊、鋰電池以及天線組成, 游客攜帶信標(biāo)主要由主控芯片、電壓轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、語(yǔ)音控制芯片、GPS模塊、喇叭、天線和鋰電池構(gòu)成。本發(fā)明以無(wú)人駕駛機(jī)作為搜救平臺(tái)，通過機(jī)載探測(cè)器和游客攜帶信標(biāo)之間的無(wú)線通訊連接，并利用GPS技術(shù)來(lái)搜索和定位遇險(xiǎn)游客，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、搜索信號(hào)基本不受限，因此不僅可顯著提高搜索效率和救援成功率，還可大大降低搜尋作業(yè)成本和風(fēng)險(xiǎn)，有助于維護(hù)景區(qū)良好形象。
文檔編號(hào)G01S19/42GK102749638SQ201210240780
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者于真, 李志鵬, 李源, 李錫林, 王緒本, 胡文藝, 閆雪峰, 闞璦珂, 陳湘, 高嵩 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)