(西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730124)

應(yīng)急救援(醫(yī)療)無人機的設(shè)計與制作

魏孝楠姜坤陳一王慧

(西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院甘肅蘭州730124)

在災(zāi)害事件或交通事故突發(fā)時，救援活動緊急，救援力量到達(dá)現(xiàn)場往往需要一定的時間。從空中觀察和救援往往是最快、最便捷的手段。

無人機；救援

一、方案設(shè)計和背景介紹

當(dāng)前，我國正處在突發(fā)性公共事件的多發(fā)時間段，并且，在未來很長一段時間，這些突發(fā)性公共事件將會給我國帶來很多嚴(yán)峻的考驗。同時，我國也是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害種類繁多、發(fā)生頻率較高、經(jīng)濟(jì)人員損失嚴(yán)重。

在災(zāi)害事件或交通事故突發(fā)時，救援活動緊急，救援力量到達(dá)現(xiàn)場往往需要一定的時間。從空中觀察和救援往往是最快、最便捷的手段。與有人駕駛的飛機相比，無人機具有體積小、造價低、機動靈活、使用方便等優(yōu)點，對環(huán)境要求也相對要低，可在數(shù)百米至幾米范圍內(nèi)飛行，而且還無需機場，駕駛簡單。隨著無人機技術(shù)的逐漸成熟，無人機的用途也越來越廣，在各個方面大顯身手。

本項目設(shè)計的是基于多軸無人機的應(yīng)急救援，可攜帶應(yīng)急救援包、攝像頭、通訊工具等簡易設(shè)備，為救援現(xiàn)場提供簡單的醫(yī)療救援、提供現(xiàn)場影像、通訊等功能。

二、無人機介紹

(一)無人機的簡單介紹

無人機英文名為Unmanned Aerial Vehicle，簡稱UAV,指不載人但可以自主飛行或著通過遙控駕駛的飛行器。

多旋翼無人機，是一種具有三個及以上旋翼軸的特殊的無人駕駛直升機。其通過每個軸上的電動機轉(zhuǎn)動，帶動旋翼，從而產(chǎn)生升推力。旋翼的總距固定，而不像一般直升機那樣可變。通過改變不同旋翼之間的相對轉(zhuǎn)速，可以改變單軸推進(jìn)力的大小，從而控制飛行器的運行軌跡。

無人機系統(tǒng)包含了無人機飛行平臺、相關(guān)的遙控站、所需的指令與控制數(shù)據(jù)鏈路以及批準(zhǔn)的型號設(shè)計規(guī)定的任何其他部件組成的系統(tǒng)。

多旋翼無人機，操控簡單，可靠性高，可實現(xiàn)垂直起降和空中懸停，主要適用于低空域、低速率、狹隘地域、無法滑行起飛或者需要懸停的任務(wù)類型。

無人機是通過無線電遙控設(shè)備或機載計算機程控系統(tǒng)進(jìn)行操控的不載人飛行器，無人機航空遙控系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 無人機航空遙感系統(tǒng)

(二)無人機優(yōu)點

無人機結(jié)構(gòu)簡單、使用成本低，不但能完成有人駕駛飛機執(zhí)行的任務(wù)，更適用于有人飛機不宜執(zhí)行的任務(wù)，在處理突發(fā)應(yīng)急事件中有很大的作用。無人機機載救援探測裝備可從空中全方位、全時段的獨立飛行搜索，能對災(zāi)區(qū)、海上等多種復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行搜救、監(jiān)視和偵查。獲取災(zāi)區(qū)受災(zāi)情況、救援情況和對受災(zāi)人員的搜索、搜救。還可對救災(zāi)車輛、船只實時監(jiān)控，保護(hù)救援人員的安全，同時實時掌握救災(zāi)情況和信息。在災(zāi)害事件或交通事故突發(fā)時，救援活動緊急，救援力量到達(dá)現(xiàn)場往往需要一定的時間。從空中觀察和救援往往是最快、最便捷的手段。

(三)無人機相關(guān)技術(shù)設(shè)計

該項目設(shè)計的思路是基于多軸無人機的應(yīng)急救援，可攜帶應(yīng)急救援包、攝像頭、通訊工具等簡易設(shè)備，為救援現(xiàn)場提供簡單的醫(yī)療救援、提供現(xiàn)場影像、通訊等功能。

隨著市場的發(fā)展和認(rèn)可，民用無人機已經(jīng)應(yīng)用廣泛，同時技術(shù)性能和成本較低。大疆無人機的快速發(fā)展，使得無人機從原來的專業(yè)市場主導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)向大眾主導(dǎo)。技術(shù)已經(jīng)在各個方面快速發(fā)展和完善，為無人機在各方面的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保證。

三、無人機救援的優(yōu)點

(一)數(shù)據(jù)傳輸

采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，迅速將現(xiàn)場的視、音頻信息傳送到基站，供救援人員快速掌握現(xiàn)場。

無人機通常會機載高清的航拍設(shè)備，主要負(fù)責(zé)完成目的區(qū)域的低空拍攝和信息采集，通過無線傳輸?shù)姆绞?，傳回到地面接收站。無人機機載的攝像機可根據(jù)需要來選擇更換，例如常規(guī)攝像機、紅外夜視儀、掃描儀等設(shè)備?？蓪⑿枰臄?shù)據(jù)實時傳輸?shù)胶蠓?。一般無人機的傳輸距離可達(dá)到數(shù)十公里。比如“華鷹”無人機能夠采集穩(wěn)定的視頻畫面，其數(shù)據(jù)傳輸距離可達(dá)30公里。

(二)無人機通信

一般災(zāi)區(qū)受災(zāi)時，地面線路往往會受到較大損壞，通信中斷，搶修也需要一定的時間，此時如果采用無人機來實現(xiàn)通信中繼的功能，便可以快速恢復(fù)局部的通信。

當(dāng)?shù)卣稹⒑樗?、泥石流、海嘯等自然災(zāi)害發(fā)生時，災(zāi)區(qū)的有線通信線路一般都會受到較大的破壞而無法實現(xiàn)通信，而此時通信的快速恢復(fù)就是一個需要急需解決的問題。而無人機正好可以作為一個通信中繼，快速而又便捷，在救援現(xiàn)場搭起一個無形的保障網(wǎng)絡(luò)，快速構(gòu)建一個應(yīng)急的局部通信網(wǎng)絡(luò)，為救災(zāi)提供幫助。另外在偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)生交通事故發(fā)生時，也可快速反應(yīng)，第一時間到達(dá)現(xiàn)場，提供簡易的救援包和救援指導(dǎo)。

四、展望

每年我國都會頻繁的發(fā)生各種自然災(zāi)害，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。這些自然災(zāi)害發(fā)生時，如果能夠準(zhǔn)確、及時的向救災(zāi)人員提供災(zāi)區(qū)信息，救災(zāi)的效率就會大大提高。普通的災(zāi)害監(jiān)測成本都普遍較高，且實時性差，根本無法滿足救災(zāi)搶險的需要。無人機低空遙感系統(tǒng)，是衛(wèi)星遙感和大型載人飛機遙感的補充，具有成本低、操作靈活簡便、實施性強、對環(huán)境要求小等優(yōu)點，在自然災(zāi)害救援方面具有很好的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

[1]馬輪基,馬瑞升,等.微型無人機遙感應(yīng)用初探

[2]晏磊,呂書強,等.無人機航空遙感系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

[3]龔建華、趙終明.四川汶川地震應(yīng)急無人機遙感信息獲取與應(yīng)用

由2017年中央專項資金資助本科生科研創(chuàng)新項目資助，項目編號：Y17119

魏孝楠(1996.03-)，男，漢族，吉林長春人，本科，畢業(yè)于西北民族大學(xué)，院系電氣工程學(xué)院；姜坤(1995.12-)，男，漢族，云南曲靖人，本科，畢業(yè)于西北民族大學(xué)，院系電氣工程學(xué)院；陳一(1996.10-)，男，漢族,吉林長春人，本科，畢業(yè)于西北民族大學(xué)，院系電氣工程學(xué)院；王慧(1995.10-)，女，漢族，新疆伊犁人，畢業(yè)于西北民族大學(xué)，院系維吾爾語言文化學(xué)院。