本發(fā)明涉及微型智能車(chē)領(lǐng)域，具體是一種能夠采集災(zāi)后等惡劣環(huán)境的場(chǎng)景數(shù)據(jù)傳回上位機(jī)操作及通過(guò)wifi通信進(jìn)行無(wú)線控制的搜救車(chē)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著世界各地地震等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，及時(shí)有效的災(zāi)后救援具有極其重要的意義。我國(guó)目前在災(zāi)害緊急救援技術(shù)方面還十分薄弱，主要依靠人力、搜救犬以及生命探測(cè)裝置進(jìn)行生命探測(cè)。人力和探測(cè)犬探測(cè)效率比較低下，且受周邊情況影響嚴(yán)重。

現(xiàn)有生命探測(cè)裝置均存在著受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響較大、搜索空間范圍小、搜索速度慢、缺乏快速定位能力等缺點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了災(zāi)后廢墟埋壓的被困人員大范圍快速搜救的需求。而隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及以及儀器儀表的高度智能化，傳統(tǒng)方式的工作方式正在逐漸被顛覆。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無(wú)線控制的災(zāi)后生命探測(cè)及環(huán)境數(shù)據(jù)采集搜救車(chē)。

本發(fā)明采用層式結(jié)構(gòu)，車(chē)體采用金屬結(jié)構(gòu)，在車(chē)體前方安裝有照明燈，車(chē)體底部安裝直流電機(jī)和履帶。

車(chē)身第一層，安裝四路紅外傳感器、兩側(cè)的超聲測(cè)距傳感器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和火焰?zhèn)鞲衅鳌?/p>

車(chē)身第二層，安裝主控芯片、溫濕度傳感器和熱釋電生命探測(cè)傳感器。

車(chē)身第三層，安裝煙霧傳感器、一氧化碳傳感器、環(huán)境光傳感器、攝像頭、云臺(tái)、激光雷達(dá)傳感器和補(bǔ)光燈。

所述的煙霧傳感器、一氧化碳傳感器與主控芯片連接，由主控芯片的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

所述的火焰?zhèn)鞲衅髋c主控芯片連接，由主控芯片的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

所述的環(huán)境光傳感器與主控芯片連接，由主控芯片的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

所述的照明燈的正負(fù)極與主控芯片對(duì)應(yīng)的電源引腳連接，當(dāng)光照值低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)照明燈。

所述的溫濕度傳感器與主控芯片連接，由主控芯片的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

所述的熱釋電生命傳感器與主控芯片連接，由主控芯片的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

所述的攝像頭安裝在云臺(tái)上，攝像頭與主控芯片的usb接口連接，云臺(tái)的舵機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片相應(yīng)引腳連接；攝像頭將采集到的圖像信息通過(guò)wifi實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示，在上位機(jī)通過(guò)圖像處理算法對(duì)采集到的場(chǎng)景圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，檢測(cè)到人臉后，通過(guò)上位機(jī)給主控芯片發(fā)送信號(hào)，對(duì)云臺(tái)的舵機(jī)進(jìn)行調(diào)整，以便于采集多個(gè)角度的圖像，更好的觀察傷員的生命特征。

所述的激光雷達(dá)與主控芯片連接，將實(shí)時(shí)采集到的雷達(dá)測(cè)距數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)上，并實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖對(duì)附近環(huán)境進(jìn)行建模，以可視化的方式顯示出來(lái)，清晰直觀。

所述的四路紅外傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)前方和兩側(cè)的障礙物，通過(guò)超聲測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)障礙物兩側(cè)距離并通過(guò)wifi傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示；在兩側(cè)距離大于閾值時(shí)，采用超聲測(cè)距傳感器與中間兩路紅外傳感器所得的電平信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，而在兩側(cè)測(cè)距離小于閾值時(shí)，則采用四路紅外的信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，通過(guò)統(tǒng)一編碼所得共十六種情況，自動(dòng)選擇行走方案。

本發(fā)明采用較高精度的各類環(huán)境指標(biāo)傳感器以及攝像頭，可以實(shí)時(shí)精確采集到空間內(nèi)災(zāi)害情況，如有害氣體，溫濕度，火焰，光線，左右距離、現(xiàn)場(chǎng)圖像等環(huán)境數(shù)據(jù)，以圖表等形式可視化顯示在計(jì)算機(jī)及ipad等移動(dòng)設(shè)備上,能夠有效為后續(xù)搜救人員提供支持。

本發(fā)明采用履帶式結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)對(duì)野外、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)等多種惡劣地形，爬坡能力較優(yōu)。

本發(fā)明體積較小，能夠進(jìn)入人無(wú)法進(jìn)入的危險(xiǎn)狹小的空間進(jìn)行探測(cè)救援，采用了自主設(shè)計(jì)的自動(dòng)避障解決方案，實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜地形的避障，同時(shí)，在避障系統(tǒng)無(wú)法處理的場(chǎng)景下，可以將工作模式轉(zhuǎn)為手動(dòng)操作，可以持續(xù)進(jìn)行有效搜救，最大限度的減少人員傷亡。

本發(fā)明能夠根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)控制照明燈的亮滅，為暗光環(huán)境下圖像采集系統(tǒng)提供被動(dòng)光源，同時(shí)也給被困人員發(fā)送了信號(hào)。

本發(fā)明擁有圖像采集系統(tǒng)，采用了低照度的高清攝像頭以及補(bǔ)光燈，并利用照明系統(tǒng)作為被動(dòng)光源，在昏暗、可見(jiàn)度低的場(chǎng)景下，可以較穩(wěn)定的采集實(shí)時(shí)圖像，并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)，以便于搜救人員更直接地觀察現(xiàn)場(chǎng)情況并做后續(xù)處理。

本發(fā)明擁有激光雷達(dá)自主建圖系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)，并在上位機(jī)將0-360度環(huán)境下的測(cè)距信息以平面圖的方式顯示出來(lái)，清晰直觀，能夠有效幫助搜救人員了解傷員附近的地形與環(huán)境信息，采取更好的搜救方案，節(jié)省救援時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為供電連接示意圖；

圖2為避障模塊工作示意圖；

圖3為本發(fā)明硬件模塊連接示意圖；

圖4為系統(tǒng)中心處理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖所示，本實(shí)施例提供一種基于嵌入式的環(huán)境數(shù)據(jù)采集災(zāi)后搜救車(chē)，包括：主控芯片、電源模塊、自動(dòng)避障及測(cè)距模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、圖像采集及人臉檢測(cè)模塊、煙霧與一氧化碳檢測(cè)模塊、火焰檢測(cè)模塊、環(huán)境光檢測(cè)模塊、照明模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、熱釋電生命檢測(cè)模塊、wifi通信模塊、環(huán)境場(chǎng)景特征繪制模塊。其基于nimyrio嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用nilabview開(kāi)發(fā)環(huán)境，使整個(gè)工作系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在nimyrio的linuxrealtime系統(tǒng)上，可以脫離計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作，也可通過(guò)主控芯片以及上位機(jī)的控制，使智能車(chē)擁有較高的工作效率。

該搜救車(chē)在外觀上采用層式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，車(chē)體采用金屬結(jié)構(gòu)，在車(chē)體前方安裝有照明燈110，車(chē)體底部安裝直流電機(jī)103和履帶。在車(chē)身第一層，安裝四路紅外傳感器101、兩側(cè)的超聲測(cè)距傳感器102、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104、火焰?zhèn)鞲衅?08；在車(chē)身第二層，安裝主控100、電池105、溫濕度傳感器111、熱釋電生命探測(cè)傳感器112；在車(chē)身第三層，安裝煙霧傳感器106、一氧化碳傳感器107、環(huán)境光傳感器109、攝像頭113、云臺(tái)114、激光雷達(dá)傳感器115、補(bǔ)光燈116。

電源模塊：采用航模電池105，將主控100的供電口與電池105連接，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104的供電口與電池105連接，其余設(shè)備可以由主控100的相應(yīng)引腳進(jìn)行觸發(fā)。

自動(dòng)避障及測(cè)距模塊：將主控芯片100與電池105相連，將四路紅外避障傳感器101與主控100相連，兩側(cè)超聲測(cè)距傳感器102與主控100相連。通過(guò)四路紅外傳感器101實(shí)時(shí)檢測(cè)前方和兩側(cè)的障礙物，通過(guò)超聲測(cè)距傳感器102實(shí)時(shí)檢測(cè)障礙物兩側(cè)距離并通過(guò)wifi傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示。為避免距離過(guò)近時(shí)兩側(cè)超聲測(cè)距傳感器102可能存在的互相干擾，設(shè)定一定閾值，在兩側(cè)距離大于閾值時(shí)，采用超聲測(cè)距傳感器102與中間兩路紅外傳感器101所得的電平信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，而在兩側(cè)測(cè)距離小于閾值時(shí)，則采用四路紅外的信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，通過(guò)統(tǒng)一編碼所得共16種情況，自動(dòng)選擇行走方案。當(dāng)傳感器傳回低電平時(shí)，表示檢測(cè)到障礙物，設(shè)左側(cè)紅外（超聲）信號(hào)為l，右側(cè)紅外超聲信號(hào)為r，中間紅外信號(hào)為m1，m2，按l、m1、m2、r的順序?qū)ζ溥M(jìn)行二進(jìn)制編碼以及行走方案如下：0000，后退；0001，右轉(zhuǎn)；0010，后退；0011，右轉(zhuǎn)；0100，后退；0101，右轉(zhuǎn)；0110，前進(jìn)；0111，右轉(zhuǎn)；1000，后退；1001，右轉(zhuǎn)；1010，左轉(zhuǎn)；1011，右轉(zhuǎn)；1100，左轉(zhuǎn)；1101，左轉(zhuǎn)；1110，左轉(zhuǎn)；1111，前進(jìn)。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：將兩個(gè)直流電機(jī)103的pwm引線與電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104對(duì)應(yīng)的引腳連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104與電池105連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104與主控100的pwm信號(hào)發(fā)生引腳連接。利用主控100產(chǎn)生合適的pwm信號(hào)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104對(duì)直流電機(jī)103進(jìn)行供電，并可通過(guò)調(diào)節(jié)pwm的占空比進(jìn)行調(diào)速。

煙霧與一氧化碳檢測(cè)模塊：將煙霧傳感器106與一氧化碳傳感器107與主控100連接，由主控100的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

火焰檢測(cè)模塊：將火焰?zhèn)鞲衅?08與主控100連接，由主控100的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

環(huán)境光檢測(cè)模塊：將環(huán)境光傳感器109與主控100連接，由主控100的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

照明模塊：將前方照明燈110的正負(fù)極與主控100對(duì)應(yīng)的電源引腳連接，通過(guò)上述環(huán)境光檢測(cè)模塊獲得數(shù)值化的信息顯示在上位機(jī)，設(shè)置一定閾值，當(dāng)光照值低于閾值時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)照明燈。

溫濕度檢測(cè)模塊：將溫濕度傳感器111與主控100連接，由主控100的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

熱釋電生命檢測(cè)模塊：將熱釋電生命傳感器112與主控100連接，由主控100的相應(yīng)引腳進(jìn)行工作觸發(fā)和接收檢測(cè)信號(hào)并通過(guò)wifi傳回上位機(jī)并以可視化信息顯示。

圖像采集及人臉檢測(cè)模塊：將攝像頭113安裝在云臺(tái)114上，將攝像頭113與主控100的usb接口連接，將云臺(tái)114的舵機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片104相應(yīng)引腳連接。將采集到的圖像信息通過(guò)wifi實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示，在上位機(jī)可以用圖像處理的方法對(duì)采集到的場(chǎng)景圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，與上述熱釋電生命探測(cè)模塊結(jié)合，提高生命檢測(cè)的效率。檢測(cè)到人臉后，通過(guò)上位機(jī)給主控100發(fā)送信號(hào)，可以對(duì)云臺(tái)114的舵機(jī)進(jìn)行調(diào)整，以便于采集多個(gè)角度的圖像，更好的觀察傷員的生命特征。

激光雷達(dá)自主建圖系統(tǒng)：將激光雷達(dá)115與主控100連接，將實(shí)時(shí)采集到的雷達(dá)測(cè)距數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)上，并實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖對(duì)附近環(huán)境進(jìn)行建模，以可視化的方式顯示出來(lái)，清晰直觀。并且可以在上位機(jī)上控制雷達(dá)測(cè)速開(kāi)啟關(guān)閉，調(diào)整掃描頻率等參數(shù)，有很好的可控性，更理想的采集數(shù)據(jù)。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。