编号53-特殊环境救援无人机

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特殊环境救援无人机--项目报告

一、项目名称：

      特殊环境救援无人机

二、项目概述：
      中国每年因自然灾害、事故灾害和社会安全事件等突发公共事件造成的人员伤亡逾百万，经济损失高达数千亿。突发事件对应急管理的要求是：迅速判明情况，查明事件原因；实现快速响应，尽快到达现场；采取果断措施，实施正确指挥；进行紧急救援，防止事态发展；妥善安排善后，尽力减少损失，在这些环节中无人机都能够发挥出重要作用。为此我们设计了这款无人机，它具有：可视化音视频传输系统，能够实现第一时间与救援现场对话；智能飞行控制系统，可以实现自动悬停、自动返航、智能电量管理、智能避障，确保了飞行安全与智能；多自由度机械臂系统，能够实现小型紧急物资的搬运与准确投递，也可以投递政府的紧急通知，确保消息的进一步传递。

三、项目目标：
   本次设计的无人机采用英飞凌提供飞行控制方案，通过开源平台，开发可视化音视频传输系统，用于灾害画面的提取以及与被困人员进行音视频通讯，获取必要数据。通过机载陀螺仪、气压计、地磁计、GPS等构成自主飞行系统，可实现悬停，快速起降，自动返杭等功能。利用超声波雷达以及红外线可实现自动避障，避免飞行事故。通过机载机械臂，可实现小型物资的准确投递，缓解灾害现场的紧急物资缺乏问题，也可以投递政府关键信息单，减缓灾民的心理压力。通过智能电池管理系统，可以精确计算各项工作的耗电量，计算飞行及返航电量的关键数据。
四、设计方案：

1）、智能可视化音视频传输:采用2.4GHz频段，通过摄像头和麦克风采集音视频信号，经过压缩编码传输到终端设备进行显示。终端设备可以通过麦克风将声音发送到无人机，无人机经运放通过扬声器播放。

2）、智能飞行控制系统：通过板载DPS310和MPU9250实现平衡以及高度控制，通过外接GPS实现自动返航精确定位的目标，可以实现自动悬停，通过蓝牙实现实际App实时调整飞行姿态。通过超声波雷达和激光实现自动避障功能。

3）、多自由度机械臂系统：通过多舵机实现多自由度机械臂控制，可以自动搬运、准确投递相关紧急救援物资以及小型仪器设备等。

4）、智能电源管理系统：通过电池管理芯片，经MCU精确计算飞行时间，以及必要的返航时间，确保每一次飞行救援的安全性。

系统结构框图如下所示：