[發明專利]一種無人船自動尋找污染源的方法

在審

• 申請號: 201710406342.7
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN106970631A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 胡凱;劉佳;嚴飛;劉云平;趙興強;李遠祿;楊常松;郭穎;劉卿卿;胡偉;蔣星宇;李渝
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 張立榮,吳揚帆

1.一種無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1)無人船根據遠程工控機的指令采集初始粒子數、粒子當前坐標值、水文信息適應度數據、水流速度數據以及水流方向數據；

步驟2)無人船的控制器采用經典粒子群算法判斷水文信息適應度數據的歷史最優與個體最優后，與所述水流速度數據、水流方向數據結合形成與無人船相對應的路徑向量；

步驟3)所述控制器結合該無人船當前的位置坐標與路徑向量形成目標位置，判斷所述目標位置是否屬于設定的尋優空間的最大范圍內，若屬于，則依照路徑向量輸出步長距離到無人船的驅動電路，由所述驅動電路控制無人船工作，完成運動工作；若不屬于，則由所述驅動電路以能夠執行的實際步長距離來執行運動動作。

2.根據權利要求1所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于所述步驟1)中遠程工控機設定尋優空間的最大范圍Spacemax，無人船的運動最大步長Sstep，制定本時間段水質監測的任務目標，最大尋優步數Stepmax。

3.根據權利要求2所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于所述水文信息適應度數據設定為Fitness(pmi,stepi),其中pmi為第pmi個無人船；stepi為當前第stepi的步驟，設定Fitness(pmi,stepi)最優時適應度變化比例為FitnessCP，當水文信息適應度數據的全局最優值前后變化率的絕對值低于FitnessCP，且連續達到設定的次數sametime時，判定全局最優值的粒子所在位置即為污染源，保存并發送污染源的地理坐標。

4.根據權利要求3所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于所述Fitness(pmi,stepi)為遠程工控機根據任務進行設定的水質檢測參數值的單個或組合的最大值或者水質檢測參數值的單個或組合的最小值。

5.根據權利要求3所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于FitnessCP設定為0.5％到5％，sametime為1到10次。

6.根據權利要求3所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于步驟2)中若無人船的控制器找到水文信息適應度數據的個體最優，則將當前定位和歷史數據進行保存或發送給遠程工控機，否則無人船處于等待狀態。

7.根據權利要求6所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于步驟2)中無人船的控制器導入所述歷史數據后形成路徑向量。

8.根據權利要求6所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于所述步驟2)中根據式(1)完成路徑向量的計算

V＝c1*rand()*(pbest[]-present[])+c2*rand()*(gbest[]-present[])-c3*rand()*(Speed(pmi,stepi)·Direct(pmi,stepi)*)；(1)其中，persent[]是當前粒子的位置，pbest[]和gbest[]分別是當前最優和全局最優，rand()是介于(0,1)之間的隨機數，c1，c2以及c3均為學習因子，pmi為第pmi個無人船；stepi為當前第stepi的步驟，其中，Direct()代表的是當前粒子測得的水流的運動方向，Speed()代表的是當前粒子測得的水流的運動速度。

9.根據權利要求3所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于c1，c2以及c3的值均設定為0.33。

10.根據權利要求1所述的無人船自動尋找污染源的方法，其特征在于所述無人船為若干無人船的情況下，若存在剩余電量大于設定的任務進程能源閾值的無人船時，首先由遠程工控機選擇剩余電量最大的無人船作為指揮船，由指揮船完成步驟2)的操作后，將路徑向量發送至對應的無人船的控制器，由各無人船完成后續工作；

若不存在剩余電量大于設定的任務進程能源閾值無人船時，將信息分散地發送至每個對應的無人船，等待無人船電源通過太陽能板自主充滿后完成后續工作。