一种适用于自动救援的救援车编队模糊控制方法及系统

技术领域

本发明涉及特种车辆技术领域，特别涉及一种适用于自动救援的救援车编队模糊控制方法及系统。

背景技术

发生自然灾害时，由于受灾区域的环境复杂性及潜在危险性，如山体滑坡、余震等。或者发生意外事故时，可能造成的二次危险，如车辆发生燃料泄露导致的车辆燃烧、爆炸等。目前，上述救援主要是人工救助，对被困人员和施救人员都造成后果十分严重的生命威胁。

另外，有些自然灾害或意外事故会造成救援人员无法接近受灾区域或意外事故发生区域，无法接近被困人员进行施救。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种适用于自动救援的救援车编队模糊控制系统，包括：多个救援巡逻车、控制系统，其特征在于，所述巡逻车采用履带式底盘，其车体两侧安装有急救包，车体顶部至少安装有一个机械臂和摄像头，其中机械臂的末端设有玻璃破振器和供氧喷管，所述供氧喷管通过管道与带有电控阀门的氧气瓶连接，机械臂中段设有雷达生命探测仪，其具体技术方案如下所述：

作为第一方面，本发明提供了一种适用于自动救援的救援车编队模糊控制方法，所述方法步骤如下：

S1，从云端获取目标搜救区域，将目标搜救区域分割为N个分区，并依次对N个分区进行编号；

S2，救援车辆根据预设路径依次对各个分区进行全域遍历的搜索，在搜索过程中采集分区内的视频信息；

S3，将收集的视频信息逐帧提取为图像信息，并对图像信息进行救援目标识别和环境识别，分别获取救援目标信息和环境信息；

S4，获取救援车辆位置信息，将救援车辆位置与救援目标中心坐标进行比对，通过其位移程度判断救援车辆是否脱离救援编队；若位移m，则将结果A置为0，若位移m+n，则将结果A置为1，则将结果A和结果B上传至云端进行确认，将确认的结果作为修正车辆位置的依据；同时，根据环境信息，规划救援车辆在分区内的运行路径；

S5，当判断识别到救援目标时，对救援目标进行标注、分割及定位，根据定位信息结合当前的环境信息，规划救援车辆行驶至救援目标的救援路径；

S6，救援车辆按照救援路径到达救援目标处后，通过生命探测仪判断救援目标是否具有生命迹象，若无生命迹象，则将救援目标定位信息、判断结果及判断依据上传至云端，待收到确认指令后，继续执行步骤S1-S6；若有生命迹象，则执行步骤S7；

S7，根据生命迹象的判断依据，将救援目标定位信息、判断结果及判断依据上传至云端；同时将自动控制模式切换至远程控制模式，从云端接收控制指令对救援目标实施救援；

S8，将剩余未搜索的分区信息上传至云端，并通过云端，将剩余未搜索的分区信息转发至另一救援车辆，剩余未搜索的分区信息衔接于另一救援车辆已有的分区队列，并重新按顺序依次进行编号；

S9，救援完毕后，救援车辆执行步骤S1-S6，直至遍历完所有分区后，自动返回至出发地。

作为优选，所述S6中的判断救援目标是否具有生命迹象的方法为：获取已标注的救援目标的若干张图像信息，将所述若干张图像信息进行比对，判断其分割的救援目标是否有位移发生；若未发生位移，则将结果A置为0，若发生位移，则将结果A置为1；判断救援目标是否有生命迹象；若无，则将结果B置为0，若有，则将结果置为1；将结果A与结果B进行比对，若结果一致，则将结果B作为救援目标是否具有生命迹象的最终判断结果；若结果不一致，则将结果A和结果B上传至云端进行确认，将确认的结果作为救援目标是否具有生命迹象的最终判断结果。

作为优选，当判断其分割的救援目标有位移发生时，进行如下步骤：

F1，将发生位移的部分再次进行分割，标注为位移分割部分，并取其位移分割部分的中心点的坐标记录为(X

F2，获取车辆位置信息，将车辆位置信息的位移分割部分的坐标分别标记为(X

F3，计算(X

计算其距离的平均值

F4,若

作为优选，所述救援巡逻车前、后、左、右侧至少安装有一个语音输入装置及音频播放装置。

作为第二方面，本发明提供了一种适用于自动救援的救援车控制系统，所述系统依据上述方法运行，其中所述系统包括雷达生命探测仪模块、中央处理单元模块、云端服务器、图像处理模块；

云端服务器，用于中央处理单元模块与远程控制中心的通讯连接，实现双方的数据传输功能；获取中央处理单元模块处理的救援目标标注信息、定位信息及生命迹象判断信息，将远程控制信息下发至中央处理单元模块；

中央处理单元模块，用于对图像处理模块采集及云端服务器下发的数据信息进行数据处理及数据分析；实时对采集的视频数据信息进行图像提取，救援目标的识别、标注、定位、分给，采集生命迹象信息进行生命迹象的判断，通过图像信息的获取救援目标的位移轨迹进行方差计算后判断救援目标是否发生位移，并于采集生命迹象信息进行数据融合，综合判断救援目标是否需要进行救援，并进行确认；对系统进行相应的操控；

图像处理模块，用于获取实时的视频信息。

作为优选，所述中央处理单元包括信号接收与处理单元、中心控制单元，其中：

信号接收与处理单元，用于与云端服务器进行数据连接，接收云端下发的操作指令及向云端反馈中央处理单元的数据信息；

中心控制单元，用于根据中央处理单元下发的指令对系统各个单元进行控制。

作为优选，所述系统还包括机械臂模块、雷达生命探测仪模块，其中：

机械臂模块，用于根据中央处理单元模块下发的指令进行机械臂结构的进行相应的运作；

雷达生命探测仪模块，用于获取生命迹象信息，对救援目标进行生命迹象分析和定位。

作为第三方面，本发明提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，完成上述的方法。

本发明的有益效果是：

1、通过以上技术方案，可使自然灾害或意外事故的救援除人工救援外，多一种救援方案。相比人工救援，自动救援可携带简单医疗救治，给救护人员提供第一手的施救信息，便于及时作出救援对策，为被困人员争取救援时间，提供更为有效的救援方案及更有效的医疗救治。

2、通过图像识别和生命探测识别的技术，将图像信息与生命体征信息的数据进行融合，对被困人员进行一个综合性判断，从而规避生命探测设备因故障或信号干扰导致被困人员的遗漏，提高救援识别率。另外，当生命探测装置失效时，图像识别装置还可进行分析判断，形成了一种冗余保障机制。

3、通过车载的机械臂，可进行相应的障碍清扫及减轻障碍物对被困人员的损伤。车载的急救包可以为被困人员提供基础的医疗保障，为被困人员争取救援时间和救援机会。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的方法步骤图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为本发明的中央处理单元与其他单元的连接示意图；

图4为本发明的救援车辆的结构示意图。

图中：1--360°视角雷达；2--救生急需包；3--折叠机械臂；4--摄像头；5--雷达生命探测仪；6--麦克风。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种适用于自动救援的救援车编队模糊控制方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

S1，救援车辆开启自动控制模式，从云端获取目标搜救区域，将目标搜救区域分割为N个分区，并依次对N个分区进行编号。同时，也可以接受云端下发的其他车辆的分区信息并如至已有的分区队列。从而实现多车的联动搜救。

S2，救援车辆依据同目标搜救区域匹配的预设路径依次对各个分区进行全域遍历的搜索，在搜索过程中通过车载摄像头实时采集分区内的视频信息。

S3，将收集的视频信息逐帧提取为图像信息，并对图像信息进行救援目标识别和环境识别，分别获取救援目标信息和环境信息。如识别图像内是否有需要被救援的人员及其身份信息、年龄信息、位置信息等。识别环境的复杂程度，预定路径上是否有障碍物等。

S4，将救援目标信息与救援目标数据库进行比对，判断是否识别到救援目标；同时，根据环境信息，规划救援车辆在分区内的运行路径。步骤2中的预设路径属于常规的往复式遍历路径规划，此处的运行路径是根据实际情况进行规划，可以有效避免一些障碍物对救援车辆的阻碍，提高救援效率。

S5，当判断识别到救援目标时，对救援目标进行标注、分割及定位，根据定位信息结合当前的环境信息，规划救援车辆行驶至救援目标的救援路径。此路径是当发现被困人员的时候，通过被困人员的定位及车辆所在位置信息，进行优先级最高的路径规划。保证救援车辆能第一时间到达被困人员的位置进行施救。

S6，救援车辆按照救援路径到达救援目标处后，判断救援目标是否具有生命迹象，若无生命迹象，则将救援目标定位信息、判断结果及判断依据上传至云端，待收到确认指令后，继续执行步骤S1-S6；若有生命迹象，则执行步骤S7。

此步骤是本发明的关键点，S6中的判断救援目标是否具有生命迹象的方法为：获取已标注的救援目标的若干张图像信息，将所述若干张图像信息进行比对，判断其分割的救援目标是否有位移发生；若未发生位移，则将结果A置为0，若发生位移，则将结果A置为1；判断救援目标是否有生命迹象；若无，则将结果B置为0，若有，则将结果置为1；将结果A与结果B进行比对，若结果一致，则将结果B作为救援目标是否具有生命迹象的最终判断结果；若结果不一致，则将结果A和结果B上传至云端进行确认，将确认的结果作为救援目标是否具有生命迹象的最终判断结果。

此处的设计思路是设计一种双判断机制，因为生命探测装置可能受到外来环境的影响对探测结果造成偏差。只有当生命探测仪识别到生命迹象，且被困人员有发生肢体的位移时，才能认定为可进行施救。当只有生命迹象或者只有肢体发生移动时，将生命迹象和实时图像信息通过云端发送至后台，由后台的救援人员进行确认是否进行救援。

并且，在被困人员是否发生肢体的位移的判断上，本发明也利用差分对多张图像的被困人员的分割定位信息进行数据处理，来判断是否有实际肢体位移发生。其具体数据处理的步骤如下：

F1，将发生位移的部分再次进行分割，标注为位移分割部分，并取其位移分割部分的中心点的坐标记录为(X

F2，获取m张图像信息，将m张图像信息中的位移分割部分的坐标分别标记为(X

F3，计算(X

计算其距离的平均值

F4,若

通过上述方案，可以有效的避免一些突发位移对被困人员是否发生肢体位移的判断结果的干扰，保证判断的准确性。

S7，根据生命迹象的判断依据，将救援目标定位信息、判断结果及判断依据上传至云端；同时将自动控制模式切换至远程控制模式，从云端接收控制指令对救援目标实施救援。如通过远端控制机械臂对被困人员周围的障碍物进行清除，

S8，将剩余未搜索的分区信息上传至云端，并通过云端，将剩余未搜索的分区信息转发至另一救援车辆，剩余未搜索的分区信息衔接于另一救援车辆已有的分区队列，并重新按顺序依次进行编号。当有多辆救援车联动实施救援时，只要其中一辆车探测到被困人员并予以施救时，则自动将剩余的未搜救的分区分发给其他车辆，最终要保证整个目标区域全部被遍历。

S9，救援完毕后，救援车辆执行步骤S1-S6，直至遍历完所有分区后，自动返回至出发地。

本实施例可以通过实时的自动规划及优先机制，即能保证搜救的高效性，又能保障搜救的准确率。为被困人员的救援提供了保障。同时，多车间的协调调度可以有效的实现多车联动搜救，保证搜救的效率，从而为搜救争取更多的时间。

实施例2

本实施例提供了一种适用于自动救援的救援车控制系统，所述系统依据上述方法运行，其中所述系统包括雷达生命探测仪模块、中央处理单元模块、云端服务器、图像处理模块、机械臂模块、雷达生命探测仪模块。

云端服务器，用于中央处理单元模块与远程控制中心的通讯连接，实现双方的数据传输功能；获取中央处理单元模块处理的救援目标标注信息、定位信息及生命迹象判断信息，将远程控制信息下发至中央处理单元模块；

中央处理单元模块，用于对图像处理模块采集及云端服务器下发的数据信息进行数据处理及数据分析；实时对采集的视频数据信息进行图像提取，救援目标的识别、标注、定位、分给，采集生命迹象信息进行生命迹象的判断，通过图像信息的获取救援目标的位移轨迹进行方差计算后判断救援目标是否发生位移，并于采集生命迹象信息进行数据融合，综合判断救援目标是否需要进行救援，并进行确认；对系统进行相应的操控。

所述中央处理单元包括信号接收与处理单元、中心控制单元，其中：

信号接收与处理单元，用于与云端服务器进行数据连接，接收云端下发的操作指令及向云端反馈中央处理单元的数据信息。

中心控制单元，用于根据中央处理单元下发的指令对系统各个单元进行控制。

图像处理模块，用于获取实时的视频信息。

如图3所示，本系统中的中央处理单元作为系统的核心处理器，其性能直接影响到救援车的正常行驶。中央处理单元采用IntelA3940，CPU算力达到42KDMIPS、GPU算力达到187GFLOPS、内核为X86 4核、满足车规AEC-Q100，可以处理雷达信号、摄像头信息、生命探测仪信号、控制机械臂动作、与云端服务器进行交互。

机械臂模块，用于根据中央处理单元模块下发的指令进行机械臂结构的进行相应的运作；

雷达生命探测仪模块，用于获取生命迹象信息，对救援目标进行生命迹象分析和定位。

本方案由机械臂模块、雷达生命探测仪模块、中央处理单元模块、云端服务器、图像处理模块组成。

救援车按编号排列，一个编号对应一片目标搜救区域，正常巡逻，后台通过云端服务器显示不同编号救援车的巡逻轨迹。每辆救援车将其对应的目标搜球区域再次进行分割，实施制定路径规划。

当后台接到救援需求，远程控制者通过后台、云端服务器控制受困地点附近的救援车到受困地点。到达受困地点后，后台打开车前配置的带图像处理模块的摄像头，把周围环境通过云端服务器传给后台显示，远程控制者根据地理信息和图像信息控制救援车进行救援。同时摄像头处理后的信息传到中央处理单元，控制机械臂进行破拆。

在救援车到达受困车辆附近，雷达生命探测仪可先探测到车辆内人员的心脏跳动信号，中央处理单元接收到此信号，对比此信号与已存的人体正常心脏信号，判断是否需要救护车，并把判断结果发给远程救援者，救援者根据判断结果和画面中受困人员的情况，决定是否需要救护车。

实施例3

如图4所示，本发明提供了一种适用于自动救援的救援车辆，所述车辆的顶部安装有360°视角雷达，车辆的车身两侧安装有急救包，车辆的头部顶端安装有生命探测仪，车辆的头部前端安装有摄像头，车辆头部的两侧安装有机械臂。

另外，车辆四周还安装有多个语音通讯设备，如麦克风和喇叭。可以实现被困人员与后台救援人员进行通话交流。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。