[發明專利]一種基于LS-SVM控制的風抗無人機追溯突發氣體污染源方法

有效

• 申請號: 201811035125.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108845584B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 溫雨柔;樓旭陽;崔寶同;吳煒
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種基于LS?SVM控制的風抗無人機追溯突發氣體污染源的方法。本發明旨在克服現有技術存在不足，提出了一種傾斜漏斗軌跡的移動飛行追溯污染源的方法，使用LS?SVM對無人機進行傾斜漏斗軌跡跟蹤控制，并考慮了風干擾因素。本發明在對未知污染源進行追溯時，由于考慮到氣體污染與風干擾直接的特殊關系，無人機在成功追溯到污染源之后停留十分鐘進行拍照、采樣，之后初始化飛行數據，再次循環進行污染源追溯，提高對污染源定位的準確性與抗干擾能力。本發明能對污染源進行及時有效的追溯，并對污染源處進行及時的采樣與拍照取證，便于環境監管、治理人員開展后續補救工作，防止污染源擴大，同時也為之后的污染定責提供有力證據。

技術領域

本發明屬于自動控制軌跡跟蹤技術領域，具體涉及一種在存在風擾動情況下，無人機對污染源進行排查的方法。

背景技術

改革開放后，國內大批工業企業迅速發展起來，氣體污染排放定責問題，已經成為許多地區主要關注的環保問題之一。

傳統的大氣監測方法大多為定點監測采樣、人工采樣等，再將采樣得到的大氣數據信息傳輸至實驗室進行數據分析。考慮到氣體污染情況的突發性，不能預測其發生地點，因此更不可能提前在污染源處安裝監測裝置，定點監測采樣顯然不能及時采集氣體污染源處實時、具體、準確的數據情況。同樣的，人工采樣方式，考慮到交通不利、污染源處安全等不利因素，在人工獲取氣體污染源處采樣信息時，同樣不能做到實時、具體、準確的監測。不能及時獲取突發氣體污染地區的信息，使得工作人員很難在短時間內獲得污染的準確情況，包括污染具體類型、污染源地點等，這就造成了工作人員不能對突發污染事件制定及時的應急措施，造成一定程度的污染擴大。

四旋翼無人機，是近年來發展迅速的一項技術，其結構相對簡單，行動靈活，價格合理。它可以克服交通、部分地形造成的不利情況，也可克服有毒氣體、氣體爆炸等危險情況，快速飛至污染突發地區進行現場調查，進行污染源追溯、數據采樣、拍照取證等工作。對突發性氣體污染事件做到實時的監測、及時的處理，也可為后續的污染排放定責提供有力的證據。

在現有的研究中，已經有不少應對氣體污染、污染源追溯的四旋翼無人機控制方法，但這些方法依舊存在一些不足之處，需要進行進一步的研發工作。例如，授權公告號為CN107132313A的發明專利，一種無人機排查污染源的方法及污染源排查系統，其中描述了一種六邊形飛行的無人機污染源排查方法。其步驟中包括，無人機在水平面飛行軌跡是一個正六邊形，測試六邊形六個頂角污染氣體濃度，根據六邊形頂點濃度判斷無人機飛行方向，從而進行污染源追溯。但在這個方法中，沒有考慮風擾動的情況，且在高度上是在一個定點控制無人機垂直上下飛行進行污染氣體濃度檢測。

例如，授權公告號為CN 106896145A的發明專利，一種有毒有害氣體無人機檢測系統和檢測方法，講述了一種規定檢測起始點和終點的污染氣體檢測系統及方法，這種方法僅僅是使用無人機進行已知污染源處的數據采樣，依舊需要進行數據分析之后才能確定具體污染源位置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

提出一種克服風擾動的無人機追溯突發氣體污染源的方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于LS-SVM控制的風抗無人機追溯突發氣體污染源的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)控制無人機飛入污染區域；

(2)確定無人機飛行軌跡的頂點A點、B點、D點、C點和中點E，其中A點、B點、D點、C點在同一平面中，形成正方形的頂點，使得距離AB＝BC＝DC＝AD，中點E在該正方形對角線交叉點處，記錄E點位置、AB點距離和飛行平面與水平面的夾角θ，且將A點、B點、D點、C點處初始污染氣體濃度均設置為零，記錄最高點濃度為零；