一种基于传感器技术的智能化救生系统的制作方法

本发明涉及救生装置领域，尤其指一种基于传感器技术的智能化救生系统。

背景技术：

目前在河流、海上救生时，可通过救生船向救生目标投放救生物资,如救生绳、救生衣、救生圈等。这种方式受环境等情况影响，比如江河洪涝，海上复杂恶劣天气、水流湍急，受各种条件限制，导致救生船与被救目标难以靠近，从而造成救生装置投放位置不精准，耽误救援时间。

现有水上救生设备主要有救生圈、救生浮台、漂浮担架、救生艇、救生浮索、投射式救生装置等，救生圈、救生浮台、漂浮担架等一般采用人工抛投的方法，对距离较近的落水人员实施救援；出于安全考虑大型船舶不允许太靠近落水人员，吊放救生艇施救易受海况限制，作业时间较长，且恶劣海况下可能危及救援人员安全；救生浮索利用微型火箭原理，将救生浮索发射至落水人员附件，具有远距离投射功能，但投射精度受风速、距离影响较大，容易误伤落水者；投射式救生装置，专利号cn201378015y是一种通过将救生绳准确发射至目标者附近的救生装置，在瞄准目标时，通过机械机构来控制投射，但是在复杂环境，如风大，船摇晃很严重状况，这时候就难以瞄准，从而影响救援。专利号cn101298281b一种远距离投射的救生装置，具有单片机和相关传感器，可进行精度解算，投射通过计算瞄准目标，然后伺服机构按照上述的调整量进行驱动，驱动结束后投射，但是此时系统并没有反馈式地确认目标的确处在目标上，从而也会影响投射精度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能有效提高投放精准度的基于传感器技术的智能化救生系统。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于传感器技术的智能化救生系统，其中：包括环境监测组件、摄像系统、惯性姿态测量模块、核心控制处理模块、显示组件、接口通讯模块、电子激发模块以及人机交互模块；

环境监测组件与核心控制处理模块连接，用于投射环境的实时监测与精确测量，并将信息发送给核心控制处理模块；

摄像系统与核心控制处理模块连接，用于采集目标图像并将数据传送给核心控制处理模块；

惯性姿态测量模块与核心控制处理模块连接，用于实时监测设备三维姿态，并将监测数据传送给核心控制处理模块；

显示组件与核心控制处理模块连接，用于显示瞄准标识，并根据核心控制处理模块所赋的修正值显示其所修正位置；同时，叠加在视场之上的，还有投射所涉及到的辅助信息；

电子激发模块与核心控制处理模块连接，核心控制处理模块能向电子激发模块发出指令，使电子激发模块向显示组件显示的瞄准标识点发射救生圈；

人机交互模块通过接口通讯模块与核心控制处理模块连接，显示组件与人机交互模块的终端位于同一处，人机交互模块用于向核心控制处理模块发出指令，使显示组件的视场图像进行放大、缩小，改变瞄准标识位置以及设置电子激发模块的投射参数；

显示组件和人机交互模块对投射环境进行人工和智能系统的组合控制，将目标物的扫描、测距、锁定集成为一体，可对落水人员开展远距离、快速施救。

为优化上述结构形式，采取的具体措施还包括：

上述的核心控制处理模块包括图像输入处理子模块、目标标识处理子模块、标记点跟踪子模块、图像输出控制子模块、射程解算算法子模块以及投射控制子模块；

图像输入处理子模块用于对获取到的摄像系统数字图像进行图像截取，变倍操作；

目标标识处理子模块用于接收人机交互模块发出标记指令，生成标记点，同时根据射程解算子模块解算出的偏移量将视场中心十字分划线中心点进行平移至真实弹着点位置；

标记点跟踪子模块用于采用基于归一化积相关算法计算标记点相对于十字分划线的偏移量，将偏移量实时发送投射控制子模块；

射程解算算法子模块用于根据环境监测数据、mems惯性姿态测量数据实时计算出真实的投射点，并且将真实的投射点与标记前十字分划线中心点的偏移量传递给目标标识处理子模块；

投射控制子模块用于发出投射信号给投射控制子模块。

上述的环境监测组件包括带数字接口的激光测距仪、风速传感器、温度传感器以及气压传感器，激光测距仪用于监测环境监测组件距离目标标识的距离，风速传感器、温度传感器以及气压传感器分别用于监测环境监测组件处的风速、温度以及大气压力。

上述的显示组件叠加在视场之上的辅助信息包括温度信息、湿度信息和风速信息。

上述的接口通讯模块包括软件接口和硬件接口。

上述的接口通讯模块内设置有用于数据传输或命令控制通信的无线通信模块或有线通讯模块。

上述的无线通信模块为wifi或bluetooth或zigbee或ir或nfc或rf。

上述的有线通讯模块为lan或rs-232或rs-422或i2s或i2c或jtag或rs-485。

上述的摄像系统采用ccd摄像机。

上述的惯性姿态测量模块采用mems惯性姿态测量器。

本发明的基于传感器技术的智能化救生系统，在救生投射结构上增加了环境监测组件、摄像系统、惯性姿态测量模块、核心控制处理模块、显示组件、接口通讯模块、电子激发模块以及人机交互模块等结构，通过环境监测组件对投射环境的实时监测与精确测量，利用摄像系统采集目标图像，显示组件和人机交互模块对投射环境进行人工和智能系统的组合控制，将目标物的扫描、测距、锁定集成为一体，可对落水人员开展远距离、快速施救，无需救援人员下水，受海况影响较小，精度较高，该系统不仅节约了救援时间，且可以更加精确的对目标物进行投射，避免错过最佳营救时期，能确保海上救生的安全、高效。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是核心控制处理模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

如图1-2所示为本发明的结构示意图，

其中的附图标记为：环境监测组件1、摄像系统2、惯性姿态测量模块3、核心控制处理模块4、图像输入处理子模块41、目标标识处理子模块42、标记点跟踪子模块43、图像输出控制子模块44、射程解算算法子模块45、显示组件5、接口通讯模块6、电子激发模块7。

本实施例的一种基于传感器技术的智能化救生系统，其中：包括环境监测组件1、摄像系统2、惯性姿态测量模块3、核心控制处理模块4、显示组件5、接口通讯模块6、电子激发模块7以及人机交互模块；

环境监测组件1与核心控制处理模块4连接，用于投射环境的实时监测与精确测量，并将信息发送给核心控制处理模块4；

摄像系统2与核心控制处理模块4连接，用于采集目标图像并将数据传送给核心控制处理模块4；

惯性姿态测量模块3与核心控制处理模块4连接，用于实时监测设备三维姿态，并将监测数据传送给核心控制处理模块4；

显示组件5与核心控制处理模块4连接，用于显示瞄准标识，并根据核心控制处理模块4所赋的修正值显示其所修正位置；同时，叠加在视场之上的，还有投射所涉及到的辅助信息；

电子激发模块7与核心控制处理模块4连接，核心控制处理模块4能向电子激发模块7发出指令，使电子激发模块7向显示组件5显示的瞄准标识点发射救生圈；

人机交互模块通过接口通讯模块6与核心控制处理模块4连接，显示组件5与人机交互模块的终端位于同一处，人机交互模块用于向核心控制处理模块4发出指令，使显示组件5的视场图像进行放大、缩小，改变瞄准标识位置以及设置电子激发模块7的投射参数。

实施例中，核心控制处理模块4包括图像输入处理子模块41、目标标识处理子模块42、标记点跟踪子模块43、图像输出控制子模块44、射程解算算法子模块45以及投射控制子模块；

图像输入处理子模块41用于对获取到的摄像系统2数字图像进行图像截取，变倍操作；

目标标识处理子模块42用于接收人机交互模块发出标记指令，生成标记点，同时根据射程解算子模块45解算出的偏移量将视场中心十字分划线中心点进行平移至真实弹着点位置；

标记点跟踪子模块43用于采用基于归一化积相关算法计算标记点相对于十字分划线的偏移量，将偏移量实时发送投射控制子模块；

射程解算算法子模块45用于根据环境监测数据、mems惯性姿态测量数据实时计算出真实的投射点，并且将真实的投射点与标记前十字分划线中心点的偏移量传递给目标标识处理子模块42；

投射控制子模块用于发出投射信号给投射控制子模块。

实施例中，环境监测组件1包括带数字接口的激光测距仪、风速传感器、温度传感器以及气压传感器，激光测距仪用于监测环境监测组件1距离目标标识的距离，风速传感器、温度传感器以及气压传感器分别用于监测环境监测组件1处的风速、温度以及大气压力。

实施例中，显示组件5叠加在视场之上的辅助信息包括温度信息、湿度信息和风速信息。

实施例中，接口通讯模块6包括软件接口和硬件接口。

实施例中，接口通讯模块6内设置有用于数据传输或命令控制通信的无线通信模块或有线通讯模块。

实施例中，无线通信模块为wifi或bluetooth或zigbee或ir或nfc或rf。

实施例中，有线通讯模块为lan或rs-232或rs-422或i2s或i2c或jtag或rs-485。

实施例中，摄像系统2采用ccd摄像机。

实施例中，惯性姿态测量模块3采用mems惯性姿态测量器。

本发明的投射控制子模块具有以下功能：人工移动十字分划线中心点至标记点，因为十字分划线中心点是随视场变化的，所以为了保证投射精度，依据标记点跟踪模块计算出的标记点与十字分划线中心点之间的偏移量，通过判断偏移量与十字分划线中心圆圈半径的大小（十字分划线中心圆圈半径由投射参数进行设置），投射控制模块连续两个周期（一个周期为25ms）判定2次偏移量均小于十字分划线中心圈的半径，以确保目标准确投射，发出投射信号给电子扳机，完成投射。若判断偏移量大于十字分划线中心圈的半径，则说明投射点超出目标点范围内上，导致投射无法命中目标，此时不发出投射信号，从而能够确保最准确的投射时机。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理上提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

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