一种球状传感器及侦测系统技术领域
本发明涉及侦测领域，尤其涉及一种球状传感器及侦测系统。
背景技术
球状传感器是通过将摄像头安装于一个球形壳体内来实现侦测的侦测工
具，由于球状传感器体积小、易携带，并可通过抛掷的方法进入到狭小或复杂
的空间里，因而适用于洞穴、灾害现场或其他复杂地理环境的探测和侦查。
在地震等自然灾害造成的废墟中进行伤员营救时，由于环境相当的复杂，
障碍物无处不在，如何在复杂的地理环境中快速地寻找到伤员是首要考虑的问
题。现有的球状传感器虽然可以进入到废墟内并采集相应的图像来获得废墟内
的情形，但是球状传感器本身并不知道伤员的具体位置，虽然可以通过控制球
状传感器移动来进行搜寻，但是当废墟空间比较大或地形比较复杂时，可能需
要较长的时间才能寻找到伤员，不利于及时进行救援。
发明内容
本发明的目的在于提供一种球状传感器及侦测系统，能在复杂的环境中快
速找到伤员，从而及时展开救援行动。
本发明提供了一种球状传感器，包括球形壳体及设置于所述球形壳体内的
至少两个声音采集模块、声音强度检测模块、中央处理模块及运动控制模块，
其中：
所述的至少两个声音采集模块，布置于所述球形壳体内的不同方位，用于
采集预定范围内的声音信号，并将所述声音信号发送给所述声音强度检测模块；
所述声音强度检测模块，用于检测不同声音采集模块采集的声音信号的声
音强度，并将所述声音强度发送给所述中央处理模块；
所述中央处理模块，用于判断声音强度最大的声音信号对应的声音采集模
块所在的方位，并向所述运动控制模块发出朝所述方位进行运动的运动控制指
令；
所述运动控制模块，用于根据所述运动控制指令控制所述球状传感器沿所
述方位进行运动。
优选地，所述声音采集模块为微型麦克风，所述的至少两个声音采集模块
固定于所述球形壳体的内壁上的不同方位。
优选地，所述球状传感器还包括图像采集模块，用于采集视野内的图像数
据。
优选地，所述图像采集模块为鱼眼镜头。
优选地，所述球状传感器还包括信号收发模块和声音播放模块，
所述信号收发模块，用于接收外部的控制终端发送的声音信号；
所述声音播放模块，用于播放所述信号收发模块传输的来自所述控制终端
的声音信号。
优选地，所述球状传感器还包括方位检测模块；
所述方位检测模块，用于确定所述图像采集模块当前的朝向；其中，所述
方位检测模块与所述图像采集模块具有相同的朝向，并通过获取自身的朝向来
确定所述图像采集模块当前的朝向。
优选地，所述方位检测模块为陀螺仪。
优选地，所述球状传感器还包括拓展板，所述球形壳体包括第一半球及第
二半球，所述图像采集模块设置于所述球形壳体的第一半球内，所述拓展板设
置于所述球形壳体的第二半球内，且所述球状传感器的重心位于所述第二半球
所形成的空间内。
优选地，所述球状传感器还包括至少一个光源，所述光源设置于所述第一
半球上，并围绕所述图像采集模块。
本发明还提供了一种侦测系统，包括控制终端及上述的球状传感器。
本发明实施例提供的球状传感器及侦测系统，通过所述声音强度检测模块
检测多个声音采集模块采集的声音信号的声音强度，所述中央处理模块根据声
音强度来确定所述球状传感器与声源的相对方位，并通过发出朝所述相对方位
进行运动的运动控制指令来控制所述球状传感器不断靠近声源，从而可以在地
形复杂的环境中快速寻找到声源，使得救援人员可以及时展开救援行动。
附图说明
图1是本发明实施例提供的球状传感器的结构示意图。
图2是在球形壳体上设置多个声音采集模块的结构示意图。
图3是在球形壳体上设置图像采集模块和光源的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的球状传感器的内部模块连接示意图。
图5是本发明实施例提供的球状传感器的重心区的示意图。
图6是本发明实施例提供的侦测系统的结构示意图。
图7是图6所示的控制终端的显示界面的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清
楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是
全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明实施例提供的一种球状传感器，所述球状传感器100包
括球形壳体10及设置于所述球形壳体10内的至少两个声音采集模块20、声音
强度检测模块30、中央处理模块40及运动控制模块50，其中：
所述球形壳体10，用于容置所述声音采集模块20、声音强度检测模块30、
中央处理模块40及运动控制模块50。
具体地，所述球形壳体10可由具有较强防水、防震能力的材料制成(如金
属或合金材料等)，从而保护内部的各个模块免受外力和水气等杂质的损害，而
所述球形壳体10设置成球状结构，可使所述球状传感器100以较小的摩擦力进
行滚动。
所述的至少两个声音采集模块20，布置于所述球形壳体10内的不同方位，
用于采集预定范围内的声音信号，并将所述声音信号发送给所述声音强度检测
模块30。
在本发明实施例中，所述声音采集模块10可为一个微型麦克风，其可固定
于所述球形壳体10的内壁上，并采集预定范围内的声音信号。
在本发明实施例中，特别的，针对在自然灾害造成的废墟中营救的情况，
由于伤员往往位于废墟内，如果仅仅通过简单的呼救，由于地面的遮挡，救援
人员听不到伤员的求救声音，伤员也听不到救援人员的声音，无法实现伤员与
救援人员的交流，不利于救援行动的展开。本发明实施例通过在所述球形壳体
10内增加所述声音采集模块10，可在所述球状传感器100位于废墟内时，采集
伤员的声音信号。
在本发明实施例中，为了确定所述球状传感器100与声源(如伤员)的相
对方位，所述声音采集模块20的数量为多个，且这些声音采集模块20分布于
所述球状传感器100的不同位置上。例如，如图2所示，所述声音采集模块20
固定于所述球形壳体10的内壁上，并位于不同的方位。例如，可分别设置于东
南西北四个方位，当然，为了获得更精确的方位信息，还可在东南、东北、西
北等各个方位设置多个声音采集模块20，本发明不做具体限定。
具体地，在声音采集过程中时，由于声音在空气中传播时，其声音强度与
声源的距离成反比，因而，可以得知具有最大声音强度的声音信号对应的声音
采集模块20与声源的距离最近，即该声音采集模块20所在的方位即大致为所
述声源所在的方位。
所述声音强度检测模块30，用于检测不同声音采集模块20采集的声音信号
的声音强度，并将所述声音强度发送给所述中央处理模块40。
在本发明实施例中，所述声音强度检测模块30可为一个分贝计或其他用于
检测声音强度的电路，其可用于接收所述至少两个声音采集模块20采集的声音
信号，并检测所述声音信号的声音强度。
在本发明实施例中，所述声音强度检测模块30在检测每个声音信号的声音
强度后，将所述声音强度一并发送给中央处理模块40。
所述中央处理模块40，用于判断声音强度最大的声音信号对应的声音采集
模块所在的方位，并向所述运动控制模块50发出朝所在方位进行运动的运动控
制指令。
在本发明实施例中，所述中央处理模块40可为一个中央处理器(CPU，
CentralProcessingUnit)或微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)，其可预先存
储每个声音采集模块20所在的方位，例如，可对每个声音采集模块20进行编
号，每个编号对应一个方位。当所述中央处理模块40接收到所述声音强度检测
模块30发送的声音强度后，所述中央处理模块40判断这些声音强度中的最大
值，并获取声音强度最大的声音信号对应的声音采集模块20所在的方位后，向
所述运动控制模块50发出朝所述方位进行运动的运动控制指令。例如，假设所
述中央处理模块40判断这些声音强度中的最大值的声音信号对应的声音采集模
块20的编号为1，而编号为1对应的方位为正东方向，则所述运动控制模块50
发出朝正东进行运动的运动控制指令。
所述运动控制模块50，用于根据所述运动控制指令控制所述球状传感器100
进行运动。
在本发明实施例中，所述运动控制模块50可由电机和相应的运动臂结合来
控制所述球状传感器100整体进行运动。如所述运动控制模块50可根据所述运
动控制指令控制所述球状传感器100进行各个方向的滚动，以及原地旋转等运
动方式。
在本发明实施例中，具体地，在一个应用场景中，多个声音采集模块20采
集的声音信号传输给所述声音强度检测模块30后，所述声音强度检测模块30
检测所述声音信号的声音强度，再通过所述中央处理模块40获取具有最大声音
强度的声音采集模块20所在的方位，并发出朝所在方位进行运动的运动控制指
令给所述运动控制模块50，所述运动控制模块50根据所述运动控制指令控制所
述球状传感器100整体进行运动，以不断靠近声源。其中，在运动过程中，所
述中央处理模块40会实时对运动的方位进行修正，保证以最短的路径行进到声
源所在的位置，从而及时展开救援行动。
综上所述，本发明实施例提供的球状传感器100，通过所述声音强度检测模
块30检测多个声音采集模块20采集的声音信号的声音强度，所述中央处理模
块40根据声音强度来确定所述球状传感器100与声源的相对方位，并通过发出
朝所在方位进行运动的运动控制指令来控制所述球状传感器100不断靠近声源，
可以在地形复杂的环境中快速寻找到声源，使得救援人员可以及时展开救援行
动。
请一并参阅图3及图4，需要说明的是，在本发明实施例中，所述球状传感
器100还包括图像采集模块60及信号收发模块70，其中：
所述图像采集模块60，用于采集视野内的图像数据。
所述信号收发模块70，用于将所述图像数据传输给外部的控制终端。
具体地，所述图像采集模块60可采集视野内的图像数据，并通过所述信号
收发模块70将所述图像数据传输给控制终端，所述控制终端接收并显示图像数
据，从而可以获取所述球状传感器100当前的环境，如此可控制所述球状传感
器100避开障碍物进行运动。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述图像采集模块60可为鱼眼镜头，
所述鱼眼镜头的焦距可为16mm或更短，其具有视角接近或等于180°的广角镜
头，如此可仅通过一个鱼眼镜头就可以获得大范围的视角而不需设置多个普通
镜头，节省了电量消耗并且缩小了球状传感器100整体的体积，为复杂环境障
碍密集的情况提供了更加便利的图像采集条件。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述信号收发模块70可为WiFi模块、
2G模块、3G模块、4G模块、蓝牙模块等，本发明不做具体限定，此外，所述
声音采集模块20采集的声音信号也可通过所述信号收发模块70传输给所述控
制终端，从而救援人员可以根据所述声音信号与伤员进行沟通，并了解伤员实
时情况。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述球状传感器100还包括至少一个
光源80，所述光源80设置于所述球形壳体10上，并围绕所述图像采集模块60。
所述光源80可为LED灯，其可为所述图像采集模块60提供黑暗环境中的照明
条件，保证图像采集模块60可以在适度的光照下进行图像采集。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述球状传感器100还包括声音播放
模块90。所述声音播放模块90可为一个喇叭，其中，所述信号收发模块70还
可接收所述控制终端发送的声音信号，所述声音播放模块90可用于播放所述声
音信号，如此，救援人员可通过所述声音播放模块90与伤员进行交流，获得伤
员的当前状况，以制定救援策略。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述球状传感器100还包括方位检测
模块91，所述方位检测模块91用于确定所述图像采集模块60当前的朝向。
具体地，所述方位检测模块91可为一个陀螺仪，其工作原理是物体高速旋
转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向。由于所述方位检测模块
91与所述图像采集模块60具有相同的朝向，因而所述方位检测模块91的朝向
即所述图像采集模块60当前的朝向。
在本发明实施例中，所述球状传感器100还包括电源模块92，所述中央处
理模块40与所述声音采集模块20、声音强度检测模块30、中央处理模块40、
运动控制模块50、图像采集模块60、信号收发模块70、声音播放模块90、方
位检测模块91及电源模块92电连接。在本发明实施例中，所述中央处理模块
40为所述球状传感器100的控制中枢系统，也是逻辑部分的控制中心，各种信
号(如声音信号、图像数据)和控制指令(如运动控制指令)均是由所述中央
处理模块40进行处理后再发送给相应的模块。
请一并参阅图5，需要说明的是，所述球状传感器100还包括拓展板93，
所述球形壳体10包括第一半球及第二半球，所述图像采集模块60设置于所述
球形壳体10的第一半球内，所述拓展板93和所述电源模块92设置于所述球形
壳体10的第二半球内，并使得所述球状传感器100的重心位于所述第二半球所
形成的空间内。如此，可保证所述图像采集模块60的镜头部分始终朝上。
请一并参阅图6，本发明实施例还提供一种侦测系统，所述侦测系统包括控
制终端200及上述任一实施例所述的球状传感器100。所述球状传感器100可向
所述控制终端传输声音信号、声音强度及图像数据，所述控制终端200则可用
于接收所述声音信号、声音强度及图像数据，并进行图像数据的显示、声音信
号的播放等。
如图7所示，图7为所述控制终端200的显示界面，在显示界面中设置有
相应的控制按钮，救援人员可根据控制按钮向所述球状传感器100发送控制指
令，如控制所述球状传感器100进行拍照、录像、打开光源80、关闭光源80等，
此外，还可获取所述球状传感器100运动的方位坐标，从而可以查找到声源(即
伤员)的方位坐标，如此，实现了快速的救援。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技
术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这
些改进和润饰也视为本发明的保护范围。