[發明專利]一種城市河道無人巡航及污染跟蹤定位方法

在審

• 申請號: 202210158430.0
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114624405A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 鄭瀟;楊帆;何德峰;胡林濤;楊喆;郭子瑜
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01S19/48;G01C21/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

一種城市河道無人巡航及污染跟蹤定位方法，屬于無人監測技術領域。它包括以下步驟：步驟1、采用自動尋污船進行巡航，自動尋污船上搭載紅外傳感器，自動尋污船進入巡航模式，通過紅外傳感器對河岸進行檢測，在河道內采用類方波路徑規劃來進行污染物搜索；步驟2、自動尋污船進入污染跟蹤模式，依據污染物濃度變化率大小，確定污染跟蹤方向和污染檢測步長，逐步接近污染源，最終確定污染源位置。本發明區別于傳統的等步長濃度檢測方法，將脫離循環的條件設置為與步長大小有關，步長大小又關聯污染物濃度，實現動態的污染跟蹤過程，避免了自動尋污船出現原地打轉、忽略部分污染源的問題，達到自動巡航、精確跟蹤污染物、有效定位污染源的目標。

技術領域

本發明屬于無人監測技術領域，具體涉及一種城市河道無人巡航及污染跟蹤定位方法。

背景技術

隨著我國城市建設的快速發展，城市河道污染問題日趨嚴重，每天的污水排放量達到為11×108m³。傳統的水質監測手段主要依靠定點安裝監測設備及人為巡邏兩種，前者由于河道支流眾多，若是沿河安裝監測設備成本過高，后者由于人為巡邏頻繁，其乘坐的沖鋒舟會對環境造成二次污染。

為解決上述問題，本發明提出一種城市河道無人巡航及污染跟蹤定位方法，以自動尋污船為硬件基礎，實現自動尋污船的污染跟蹤、污染源定位目標，減少河道監測成本與人力成本，同時避免二次污染。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠實現自動尋污船的污染跟蹤、污染源定位目標的城市河道無人巡航及污染跟蹤定位方法。

本發明提供如下技術方案：一種城市河道無人巡航及污染跟蹤定位方法，包括以下步驟：

步驟1、采用自動尋污船進行巡航，自動尋污船上搭載紅外傳感器，自動尋污船進入巡航模式，通過紅外傳感器對河岸進行檢測，在河道內采用類方波路徑規劃來進行污染物搜索；

步驟2、自動尋污船進入污染跟蹤模式，依據污染物濃度變化率大小，確定污染跟蹤方向和污染檢測步長，逐步接近污染源，最終確定污染源位置。

進一步的，所述步驟1中，當搭載在自動尋污船上的紅外傳感器檢測到河岸為直線時，采用以下路徑規劃方案：設P點為起始坐標點，P點位于靠近河岸的河水中，自動尋污船從P點開始，沿河岸逆流而上，行駛軌跡平行于河岸線；設河道寬度為d，自動尋污船沿河岸航行d路程之后，向河道中央方向旋轉90度，同時考慮河流速度影響，將自動尋污船速度矢量方向保持與河岸線垂直，橫向行駛通過河道；當自動尋污船與另一邊河道距離達到安全距離時，自動尋污船向河道上游方向旋轉90度，行駛軌跡保持與河岸線平行，繼續沿河岸航行d路程，不斷重復上述操作，直至到達巡航任務終點。

進一步的，所述步驟1中，當搭載在自動尋污船上的紅外傳感器檢測到河岸為曲線時，采用以下路徑規劃方案：設P點為起始坐標點，P點位于靠近河岸的河水中，自動尋污船從P點開始，沿河岸逆流而上，行駛速度矢量方向始終平行于河岸線對應點位的切線；設河道寬度為d，自動尋污船沿河岸航行d路程之后，向河道中央方向旋轉90度，同時考慮河流速度影響，將自動尋污船速度矢量方向保持與河岸線切線垂直，橫向行駛通過河道；當自動尋污船與另一邊河道距離達到安全距離時，自動尋污船向河道上游方向旋轉α度，α為自動尋污船速度矢量與另一邊河道切線的夾角，行駛軌跡保持與河岸線切線平行，繼續沿河岸航行d路程，不斷重復上述操作，直至到達巡航任務終點。

進一步的，所述步驟2中，設步長為r，污染物濃度為c，自動尋污船每前進一個步長檢測一次水質，第i次檢測水質時的步長為r_i，濃度為c_i，且巡航模式下的步長為r₀，n為自動尋污船航行了n次步長的步數,其包括以下具體步驟：

步驟1，自動尋污船在剛檢測到污染物時，若尋污船速度方向與河流速度方向平行則進入步驟2，若尋污船速度方向與河流速度方向垂直則進入步驟3；