基于MissionPlanner的无人机智能搜救系统设计

解振华

摘 要：我们通过飞行任务规划系统来确定化学危险源的范围，再通过机械视觉和嗅觉采集现场信息并与预先值进行比对确定危险的位置，最后无人机通过工作人员携带GP发射模块对工作现场进行跟踪拍摄，将情况发送地面站，供指挥再决策，从而形成闭合的智能搜救系统。

关键词：开源地面站；无人机；智能；搜救

0 引言

天津特大爆炸案是所有人心中挥之不去的阴霾。随着无人机技术的不断成熟发展，无人机在诸如化学物品爆炸泄漏等危险现场的搜救过程中发挥着日益重要的作用。传统上我们主要采用人为控制的无人机方法进行侦察，但是存在以下几个问题：

（1）由于飞手在场外，又不熟悉搜救环境，很容易对搜救路线产生判断失误；

（2）飞手往往采取第一视觉飞行，视野会受到限制，无法发现掩盖在废墟下的危险品；

（3）飞手的专业素质、精神压力、搜救经验都对搜救活动产生不同程度的影响。

本文将探求以MissionPlanner开源地面站为平台，建立一款新型智能自主的搜救系统，具有高度自主，操作简单，价格低廉等特点。

1 基于MissionPlanner内容的任务规划模块

MissionPlanner是APM开源地面站，具有强大的二次开发性能。对于在灾难现场搜救的问题，我们可以利用MissionPlanner的任务规划系统在地图上方便地标记需要侦察的危险点，并可以在各个巡查点设定无人机的飞行高度、飞行状态、悬停时间等。通过这些巡查点便能够将危险源的范围圈定出来，进而确定无人机需要巡查路线，使得搜救指挥决策更为顺畅。

2 机械视、嗅觉信息智能采集处理模块

当无人机在灾害现场进行巡查，会面对不同位置的危险物：

（1）对于地表的危险物，通过机载的摄像头不断采集现场的图像，并将图像发到地面站不断进行图像匹配识别，若与事先确定的危险源相配对，无人机便会将危险源的GPS坐标回传地面智能报警平台上（图1），报警平台也会相应的进行报警。

（2）对于地表以下的危险源，我们可以通过嗅觉传感器对空气中挥发的化学气体浓度进行比对识别，若浓度高于设定值，同样会将危险源坐标传到地面报警平台。平台会将收到的GPS坐标记录下来，供接下来地面人员进入现场进行专业处理。

3 GPS实时跟踪模块

发现化学危险源的位置后，工作人员可以进入现场对危险源进行处理了。这时候我们的地面人员可以携带配有GPS发射器的无人机实时跟踪模块进入现场。通过数传模块将GPS接收器接受的人员所处位置的GPS坐标不断地发给无人机，无人机则会根据得到的坐标对工作人员实时跟踪，并将工作现场的情况发送到地面站，为指挥人员提供分析决策的依据。

基于以上3个模块我们就基本构建了一个基于MissonPlanner地面站的无人机智能搜救系统（图2）。我们通过飞行任务规划系统来确定化学危险源的范围，再通过机械视觉和嗅觉采集现场信息并与预先值进行比对确定危险的位置，最后无人机通过工作人员携带GPS发射模块对工作现场进行跟踪拍摄，将情况发送地面站，供指挥再决策，从而形成闭合的智能搜救系统。

4 总结

本文探讨了通过以开源地面站MissionPlanner為基础，编写了地面报警平台，并融合了图像匹配、气味对比等机械智能算法，构建闭环控制的无人机搜救系统。能够克服传统依赖飞手进行搜救带来的时间长、误差大、成本高的缺点，对无人机参与复杂情况的搜救活动具有启发作用。

参考文献

[1]臧克，孙永华，李京，等.微型无人机遥感系统在Hazus-MH汶川地震中的应用[J].自然灾害学报，2010，（3）：162-166.

[2]洪亮，周志城，方敏，等.低空无人机行摄平台的探索与实践[J].绘制地理信息，2013，38（3）：77-79.

（作者单位：陆军航空兵学院）