[發明專利]一種無人機與無人船協同的水域清理方法及系統

有效

• 申請號: 202011067325.3
• 申請日: 2020-10-06
• 公開（公告）號: CN112278170B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 彭凱;丁澤彥;胡國亮;彭麟雅;鄧天平;王棟云;趙慶珍
• 申請（專利權）人: 武漢烽火凱卓科技有限公司;華中科技大學
• 主分類號: B63B35/32
• 分類號: B63B35/32;B64C39/02
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 方菲

本發明涉及一種無人機與無人船協同的水域清理方法及系統，通過將需要清理的水域分為若干子區域，并通過無人機采集圖像獲得子區域內的垃圾分布信息，并分配給不同的無人船對已獲取垃圾分布信息的子區域進行清理，直至所有子區域清理完成，解決了現有技術中存在的無人機與無人船協同效率不高的技術問題，達到了提高無人機與無人船協同下的水域清理速度的效果。

技術領域

本發明涉及水域清理技術領域，特別涉及一種無人機與無人船協同的水域清理方法及系統。

背景技術

近年來，隨著智能設備技術的不斷進步與成熟，利用無人設備協助人工甚至代替人工執行重復繁重的工作變得可行。尤其對于水上任務，使用無人設備代替人工，可以很好的避免工作人員因水況的不穩定而面臨危險的情況，在解放人力的同時，保證了人的安全。

無人船在執行水上作業，尤其是執行水域垃圾清理任務方面，有很大優勢。以東方水利公司研發的清污無人船舉例，該無人船可以用來打撈海洋、湖泊、池塘的水面漂浮物等固體垃圾。該船會在船身安裝一個智能監控設備，用于識別規劃路徑；另外，在船身前安裝兩個扇輪將船身前方固定區域的垃圾聚集到鏈輪網，通過鏈輪網將垃圾卷進艙內。一方面，無人船的應用解放了大量人力，并極大程度上保障了人的人身安全；但另一方面，無人船執行清理任務時，由于視野受限，往往需要對整個水域進行全覆蓋來確定垃圾的位置，也即需要完成至少一次完全遍歷。對于水域面積較大，或者垃圾分布區域相對集中的情況來說，由船來遍歷整個水域，無疑會產生較大的時間成本，同時造成了資源的浪費。

而利用無人機直接拾取水面的懸浮垃圾來進行水域清理則是另一種思路。無人機具有較大的全局視野優勢，單位時間內可覆蓋的區域面積遠大于無人船；但由于普通無人機普遍靈活小巧，往往單次飛行只能拾取一個目標物體且續航時間短，若單獨執行清理任務，則需要多次返回固定起降地放置拾取到的懸浮物或者更換電池，會使得無人機電池能量大多被耗費在垃圾與起降點的往返途中，同樣會造成資源的極大浪費。

由上可知，無人機與無人船在執行水域清理任務時各有其優勢，因此出現了第三種清理方案：無人機無人船協同清理。此方案利用無人機執行覆蓋任務，收集水面圖像，回傳給無人船；無人船對圖像進行分析確定垃圾所在區域，生成前往各垃圾節點的最佳路徑，執行清理任務。該方案雖然一定程度上提高了清理效率，但也存在一定的缺陷。首先，在無人機執行覆蓋任務的過程中，無人船將始終處于等待狀態；而當無人船執行清理任務時，無人機受制于通信距離和自身電量，也需要等待無人船任務完成；其次目前民用無人機單次可飛行距離大概在10公里左右，若采用無人機定點起降方案，仍需要頻繁返回無人船以便更換電池。以上兩點使得無人機無人船的協同效率并不高。

發明內容

本發明提供一種無人機與無人船協同的水域清理方法及系統，以解決現有技術中存在的無人機與無人船在水域清理時協同效率不高的技術問題。

本發明解決上述技術問題，本發明提出一種無人機與無人船協同的水域清理方法，所述無人機與無人船協同的水域清理方法包括以下步驟：

將目標清理水域劃分為預設大小的規則子區域，控制所述無人機遍歷目標子區域內的水面圖像，當所述無人機遍歷完成后，控制所述無人機遍歷下一目標子區域，并根據遍歷完成的全部水面圖像生成子區域垃圾分布信息；

將所述子區域垃圾分布信息同步至所有無人船后，向距離所述目標子區域最近且沒有清理任務的無人船下發目標子區域的清理任務；

在所述無人機遍歷全部子區域后，控制所述無人機降落至距離所述無人機最近的無人船，并在全部子區域清理任務完成后，控制所有無人船前往預設地點，水域清理完成。

優選地，將目標清理水域劃分為預設大小的規則子區域，控制所述無人機遍歷目標子區域內的水面圖像，當所述無人機遍歷完成后，控制所述無人機遍歷下一目標子區域，并對遍歷完成的全部水面圖像生成子區域垃圾分布信息的步驟具體包括：

將目標清理水域劃分為預設大小的規則子區域；