解振華

摘 要：我們通過飛行任務規(guī)劃系統(tǒng)來確定化學危險源的范圍，再通過機械視覺和嗅覺采集現(xiàn)場信息并與預先值進行比對確定危險的位置，最后無人機通過工作人員攜帶GP發(fā)射模塊對工作現(xiàn)場進行跟蹤拍攝，將情況發(fā)送地面站，供指揮再決策，從而形成閉合的智能搜救系統(tǒng)。

關鍵詞：開源地面站；無人機；智能；搜救

0 引言

天津特大爆炸案是所有人心中揮之不去的陰霾。隨著無人機技術的不斷成熟發(fā)展，無人機在諸如化學物品爆炸泄漏等危險現(xiàn)場的搜救過程中發(fā)揮著日益重要的作用。傳統(tǒng)上我們主要采用人為控制的無人機方法進行偵察，但是存在以下幾個問題：

（1）由于飛手在場外，又不熟悉搜救環(huán)境，很容易對搜救路線產生判斷失誤；

（2）飛手往往采取第一視覺飛行，視野會受到限制，無法發(fā)現(xiàn)掩蓋在廢墟下的危險品；

（3）飛手的專業(yè)素質、精神壓力、搜救經驗都對搜救活動產生不同程度的影響。

本文將探求以MissionPlanner開源地面站為平臺，建立一款新型智能自主的搜救系統(tǒng)，具有高度自主，操作簡單，價格低廉等特點。

1 基于MissionPlanner內容的任務規(guī)劃模塊

MissionPlanner是APM開源地面站，具有強大的二次開發(fā)性能。對于在災難現(xiàn)場搜救的問題，我們可以利用MissionPlanner的任務規(guī)劃系統(tǒng)在地圖上方便地標記需要偵察的危險點，并可以在各個巡查點設定無人機的飛行高度、飛行狀態(tài)、懸停時間等。通過這些巡查點便能夠將危險源的范圍圈定出來，進而確定無人機需要巡查路線，使得搜救指揮決策更為順暢。

2 機械視、嗅覺信息智能采集處理模塊

當無人機在災害現(xiàn)場進行巡查，會面對不同位置的危險物：

（1）對于地表的危險物，通過機載的攝像頭不斷采集現(xiàn)場的圖像，并將圖像發(fā)到地面站不斷進行圖像匹配識別，若與事先確定的危險源相配對，無人機便會將危險源的GPS坐標回傳地面智能報警平臺上（圖1），報警平臺也會相應的進行報警。

（2）對于地表以下的危險源，我們可以通過嗅覺傳感器對空氣中揮發(fā)的化學氣體濃度進行比對識別，若濃度高于設定值，同樣會將危險源坐標傳到地面報警平臺。平臺會將收到的GPS坐標記錄下來，供接下來地面人員進入現(xiàn)場進行專業(yè)處理。

3 GPS實時跟蹤模塊

發(fā)現(xiàn)化學危險源的位置后，工作人員可以進入現(xiàn)場對危險源進行處理了。這時候我們的地面人員可以攜帶配有GPS發(fā)射器的無人機實時跟蹤模塊進入現(xiàn)場。通過數(shù)傳模塊將GPS接收器接受的人員所處位置的GPS坐標不斷地發(fā)給無人機，無人機則會根據(jù)得到的坐標對工作人員實時跟蹤，并將工作現(xiàn)場的情況發(fā)送到地面站，為指揮人員提供分析決策的依據(jù)。

基于以上3個模塊我們就基本構建了一個基于MissonPlanner地面站的無人機智能搜救系統(tǒng)（圖2）。我們通過飛行任務規(guī)劃系統(tǒng)來確定化學危險源的范圍，再通過機械視覺和嗅覺采集現(xiàn)場信息并與預先值進行比對確定危險的位置，最后無人機通過工作人員攜帶GPS發(fā)射模塊對工作現(xiàn)場進行跟蹤拍攝，將情況發(fā)送地面站，供指揮再決策，從而形成閉合的智能搜救系統(tǒng)。

4 總結

本文探討了通過以開源地面站MissionPlanner為基礎，編寫了地面報警平臺，并融合了圖像匹配、氣味對比等機械智能算法，構建閉環(huán)控制的無人機搜救系統(tǒng)。能夠克服傳統(tǒng)依賴飛手進行搜救帶來的時間長、誤差大、成本高的缺點，對無人機參與復雜情況的搜救活動具有啟發(fā)作用。

參考文獻

[1]臧克，孫永華，李京，等.微型無人機遙感系統(tǒng)在Hazus-MH汶川地震中的應用[J].自然災害學報，2010，（3）：162-166.

[2]洪亮，周志城，方敏，等.低空無人機行攝平臺的探索與實踐[J].繪制地理信息，2013，38（3）：77-79.

（作者單位：陸軍航空兵學院）