具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

根据本发明的第一方面，提供基于无人机群的高层建筑火场探测方法。

图1是第一个实施例提供的一种基于无人机群的高层建筑火场探测方法的流程图。参阅图1，该方法包括以下步骤S100-S300：

步骤S100，运输无人机搭载多台侦查无人机向指定高层火场飞行，释放侦查无人机进入高层火场内部并远程支援侦查无人机。

在步骤S100中，通过至少一台运输无人机搭载多台侦查无人机向指定高层火场飞行，运输无人机根据设定的程序，在人为控制或自动控制的基础下进行路线规划和飞行，运输无人机到达指定高层火场后，释放其搭载的多台侦查无人机，由侦查无人机群对火场内部环境进行勘探。

运输无人机在运输过程中，根据人为或自动设定，对目标火场的位置和高度和水平位置进行识别，并通过对其周围环境的探测，实现避障和路线规划，其对侦查无人机远程支援时，与其搭载的侦查无人机通信，能够获取侦查无人机的实时状况，以及确定侦查无人机在完成勘探火场任务后是否已经正常返回。

示例性地，在释放侦查无人机进入火场内部后，运输无人机开始对侦查无人机作远程支援时，运输无人机停留在与高层火场高度相同的位置，分别与侦查无人机以及指挥中心通讯，向指挥中心传达侦查无人机的侦查数据和侦查无人机的所在楼层，例如是侦查到高层火场内的画面图像等，或者是向侦查无人机传达行动指令，例如是指挥中心根据侦查无人机的侦查数据发现受困者，远程通过运输无人机传输行动指令，控制单台侦查无人机再次执行侦查，以确认更为具体的火场环境。

步骤S200，侦查无人机在侦查无人机群网络中共享感知范围，获取其他侦查无人机的感知范围，根据其他侦查无人机的感知范围向未有侦查无人机到达的未知火场方向飞行，当各个方向均有其他侦查无人机时，协作其他侦查无人机进行侦查。

其中，所述侦查无人机群网络为同一运输无人机搭载的多台侦查无人机之间的无线局域网，用于连接各台侦查无人机，侦查无人机可以在侦查无人机群网络中共享其位置，以及获取其他侦查无人机的位置，各侦查无人机基于群体智能算法在未知火场中飞行侦查以及相互协作，实现对未知火场的覆盖式侦查。

侦查无人机在火场中执行侦查任务时，通过分组分散侦查的形式对未知火场进行侦查，不同组的侦查无人机分散侦查，同组的侦查无人机相互之间协作侦查。具体地，在进入火场后，不同组的侦查无人机分别沿不同的方向分散飞行，飞行的方向是侦查无人机群网络中未曾有记录的位置，而同组的侦查无人机则沿相同方向飞行，相互协作地对某个方向、区域或房间进行火情侦查。每台侦查无人机通过在侦查无人机群网络中共享其感知范围，以供其他侦查无人机获取，侦查无人机获取其他侦查无人机的感知范围后，结合其他侦查无人机的位置，可以得知火场中哪些位置已被侦查。

示例性地，侦查无人机可以是基于UWB（超宽带）对自身位置进行定位，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，各侦查无人机以运输无人机为中心建立侦查无人机群网络，运输无人机接收各侦查无人机传来的位置信息并共享给其他侦查无人机，根据侦查无人机初步侦查的火场地形数据，基于群体智能算法，给予侦查无人机对应的飞行指引。

步骤S300，接收侦查无人机群的侦查数据，对火场状况进行分析。

根据运输无人机和侦查无人机的配合勘探，侦查数据最终被运输无人机或侦查无人机传输至指挥中心，指挥中心接收到侦查数据后，根据火场状况采取相应的应对措施。

本实施例提供的基于无人机群的高层建筑火场探测方法根据高层建筑火灾救援的特点和任务需求，采用不同种类的无人机执行不同任务，提高救援速度，各无人机之间通过位置共享和侦查，使得多台无人机可以相互协作侦查，极大的提高了高层建筑火场信息获取的实时性和准确性。

图2是一实施例提供的一种搭载多台侦查无人机向指定高层火场飞行方法的流程图。参阅图2，该方法包括以下步骤S101-S103：

步骤S101，获取运输无人机的实时位置和指定高层火场位置，设定运输无人机的飞行路线。

其中，飞行路线是根据运输无人机的水平位置和高度以及通过测距或通信网络等手段获得指定高层火场位置后，实现规划的，飞行路线的规划原则尽量选择直线路径以及尽量少障碍物，通常是先将运输无人机竖直升起后再进行水平位移。

步骤S102，探测运输无人机与飞行路线中的周围障碍物和/或其他运输无人机的相对距离和相对速度，记为第一相对距离和第一相对速度。

步骤S103，获取所述第一相对距离和第一相对速度，控制运输无人机进行避障以及根据避障后运输无人机的位置重新设定运输无人机的飞行路线。

其中，可以通过红外、超声或视觉识别等手段实现避障，避障后重新规划飞行路线的原理与步骤S101类似。

在本实施例中，运输无人机根据自动控制实现从出发地飞行至指定高层火场位置的过程，运输无人机通过探测其水平位置和高度来确定自身的实时位置，通过与周围障碍物之间的第一相对距离以及与周围障碍物之间的第一相对速度来规划避障动作，根据自动控制设定，调整运输无人机的运动方向以及最佳飞行速度，实现避障操作，避障后根据避障后的位置重新设定运输无人机飞往指定高层火场的飞行路线。

图3是一实施例提供的一种侦查无人机侦查方法的流程图。参阅图3，该方法包括以下步骤S201-S203：

步骤S201，根据预置的区域覆盖模型确定侦查无人机的感知区域，上传感知区域至侦查无人机群网络。

其中，侦查无人机群网络记录各侦查无人机当前的感知区域和历史的感知区域，从而反映侦查无人机在火场内的实时位置和历史位置。

所述区域覆盖模型为：

其中，是感知能力函数，，是感知常数，

表示第i架无人机在t时刻的速度，是速度调节增益，表示第i架无人 机的局部感知区域，h是惩罚函数，C是期望覆盖值，q是无人机的局部感知区域内的点，表示t时刻q点的覆盖值。

步骤S202，从侦查无人机群网络获取其他侦查无人机的感知区域，识别其他侦查无人机的侦查范围，探测侦查无人机与火场内的周围障碍物和/或其他侦查无人机的相对距离和相对速度，记为第二相对距离和第二相对速度。

步骤S203，根据所述感知区域、第二相对距离和第二相对速度，控制侦查无人机进行避障以及规划侦查无人机与同组侦查无人机协作飞行，往其他侦查无人机未曾到达的位置飞行。

在步骤S203中，侦查无人机获得其他组侦查无人机的位置后，原则上不再飞行至该区域，除非是获得其他组侦查无人机的位置同时从侦查无人机群网络得知侦查数据不完整，有可能被控制至该区域进行进一步侦查，同理，同组侦查无人机在协作侦查同一区域时，正常情况下在该区域内不再飞行同组侦查无人机已经侦查过的位置，从而实现高效的协作式火情侦查。

示例性地，协作其他侦查无人机进行侦查可以是通过侦查无人机上搭载的传感器进行多方面的环境采集，例如采集待侦查火场中的环境信息以及人类信息，其中，所述环境信息包括温度信息、气体成分和/或气体浓度，所述人类信息包括声音信息和/或图像信息，通过温度传感器采集温度信息，气体传感器识别气体成分及浓度。获得的由环境信息和人类信息构成的侦查数据后，通过侦查无人机群网络向运输无人机和/或指挥中心发送环境信息和人类信息，实现侦查信息实时共享，同组之间的协作侦查如上所述，通过获取同组侦查无人机的位置，在当前待侦查火场区域内往同组侦查无人机未曾到达的位置飞行，实现高效的协作式火情侦查。

图4是第二个实施例提供的一种基于无人机群的高层建筑火场探测方法的流程图。参阅图4，在图1实施例的基础上，还包括步骤S110：

在执行步骤S100之前，执行步骤S110。

步骤S110，在运输无人机群网络中共享位置，根据运输无人机群网络中各运输无人机的位置向未有运输无人机到达的火场楼层方向飞行。

在本实施例中，多台运输无人机的协作与上述侦查无人机的协作类似，当多个楼层发生火情时，派遣多台运输无人机进行现场，各台运输无人机在运输侦查无人机进入高层火场时，通过运输无人机群网络共享位置，以使其他运输无人机可以获取，各运输无人机根据其他运输无人机的最终停留高度确定对应的火场楼层，并向未有运输无人机到达的火场楼层方向飞行，当出现突发情况或技术故障，其他运输无人机可以从运输无人机群网络获得故障运输无人机的对应楼层，待侦查无人机完成侦查后就近进行支援，实现多台运输无人机相互识别及协作运输的效果。

根据本发明的第二方面，提供基于无人机群的高层建筑火场探测系统。

图5是一实施例提供的一种基于无人机群的高层建筑火场探测系统的结构框图。参阅图5，该系统包括：

至少一台运输无人机，用于搭载多台侦查无人机向指定高层火场飞行，释放侦查无人机进入高层火场内部并远程支援侦查无人机；

多台侦查无人机，在侦查无人机群网络中共享感知范围，获取其他侦查无人机的感知范围，根据其他侦查无人机的感知范围向未有侦查无人机到达的未知火场方向飞行，当各个方向均有其他侦查无人机时，协作其他侦查无人机进行侦查；

指挥中心，用于接收侦查无人机群的侦查数据，对火场状况进行分析。

进一步地，所述运输无人机具有：

第一通信模块，用于远程支援侦查无人机；

第一定位模块，用于获取运输无人机的实时位置和指定高层火场位置，设定运输无人机的飞行路线；

第一探测模块，用于探测运输无人机与飞行路线中的周围障碍物和/或其他运输无人机的相对距离和相对速度，记为第一相对距离和第一相对速度；

第一处理模块，用于获取第一相对距离和第一相对速度，控制运输无人机进行避障以及根据避障后运输无人机的位置重新设定运输无人机的飞行路线。

进一步地，所述侦查无人机具有：

第二通信模块，用于建立连接若干台侦查无人机的侦查无人机群网络，以使各侦查无人机进行信号交互联动，并记录各侦查无人机在火场内的位置；

第二定位模块，用于将侦查无人机在火场内的实时位置上传至侦查无人机群网络，以及从侦查无人机群网络获取其他侦查无人机的在火场内的历史位置；

第二探测模块，用于探测侦查无人机与火场内的周围障碍物和/或其他侦查无人机的相对距离和相对速度，记为第二相对距离和第二相对速度；

第二处理模块，用于获取第二相对距离和第二相对速度，控制侦查无人机进行避障以及规划侦查无人机往其他侦查无人机未曾到达的位置飞行。

进一步地，所述侦查无人机还具有：

采集模块，用于采集待侦查火场中的环境信息和人类信息；其中，所述环境信息包括温度信息、气体成分和/或气体浓度，所述人类信息包括声音信息和/或图像信息；

所述第二通信模块还用于通过侦查无人机群网络向运输无人机和/或指挥中心发送环境信息和人类信息；

所述第二处理模块还用于获取同组侦查无人机的位置，在当前待侦查火场区域内往同组侦查无人机未曾到达的位置飞行。

关于基于无人机群的高层建筑火场探测系统的具体限定可以参见上文中对于一种基于无人机群的高层建筑火场探测方法，在此不再赘述。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。