[發(fā)明專利]一種抓拍船舶黑煙的無人機飛行控制方法

在審

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• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114637307A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 胡健波;彭士濤;齊兆宇;鄧孟濤;艾佳
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 陳光磊

本發(fā)明公開一種抓拍船舶黑煙的無人機飛行控制方法，包括以下步驟：基于太陽位置和船舶煙囪方位，設定無人機伴隨船舶飛行的相對位置；根據(jù)船舶的AIS數(shù)據(jù)，設置無人機的飛行初始速度和飛行朝向；鎖定所述船舶煙囪在無人機畫面中的初始位置，設置跟蹤框；識別所述跟蹤框的中心位置坐標和面積；基于所述中心位置坐標和面積，分別識別所述中心位置的偏移和跟蹤框縮放倍率；根據(jù)所述中心位置的偏移和所述跟蹤框縮放倍率，持續(xù)調(diào)整控制無人機的伴飛速度。本發(fā)明可自動控制無人機伴隨船舶飛行，保障抓拍船舶黑煙的視頻錄制效果，為后續(xù)基于視頻的船舶黑煙等級判定工作提供有效的數(shù)據(jù)源，支撐海事主管部門對船舶黑煙的監(jiān)管。

技術領域

本發(fā)明涉及無人機飛行控制技術領域，特別是涉及一種抓拍船舶黑煙的無人機飛行控制方法。

背景技術

相機(林格曼黑度比色卡內(nèi)置于相機鏡頭中)在固定污染源(鋼廠、電廠等)排放黑煙已有廣泛應用，但不適合船舶這一移動污染源。船舶在變工況情況下不可避免會有短暫的黑煙產(chǎn)生，勻速航行狀態(tài)下持續(xù)冒黑煙才屬于違規(guī)行為，抓拍船舶黑煙需要持續(xù)錄制超過一定時長的視頻。然而，常規(guī)情況下在海巡艇、岸上錄制的視頻無法保證船舶在畫面中相對靜止，為后續(xù)的逐秒或逐幀分析黑度等級判定帶來了極大的工作量。跟隨船舶抓拍并獲得煙囪口穩(wěn)定的視頻，有助于簡化后續(xù)基于視頻的船舶黑煙等級判定工作，極大提高工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抓拍船舶黑煙的無人機飛行控制方法，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，自動控制無人機伴隨船舶飛行，保障抓拍船舶黑煙的視頻錄制效果，為后續(xù)基于視頻的船舶黑煙等級判定工作提供有效的數(shù)據(jù)源，支撐海事主管部門對船舶黑煙的監(jiān)管。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種抓拍船舶黑煙的無人機飛行控制方法，包括以下步驟：

基于太陽位置和船舶煙囪，設定無人機伴隨船舶飛行的相對位置；

根據(jù)船舶的定位數(shù)據(jù)，設置無人機的飛行初始速度和飛行朝向；

鎖定所述船舶煙囪在無人機畫面中的初始位置，設置跟蹤框；

識別所述跟蹤框的中心位置坐標和面積；

基于所述中心位置坐標和面積，分別識別所述中心位置的偏移和跟蹤框縮放倍率；

根據(jù)所述中心位置的偏移和所述跟蹤框縮放倍率，持續(xù)調(diào)整控制無人機的伴飛速度。

可選地，基于太陽位置和船舶煙囪方位，設定無人機伴隨船舶飛行的相對位置包括設置無人機方位、無人機高度和無人機與所述船舶煙囪的距離。

可選地，基于無人機方位包括：

判斷太陽位置，當太陽位于無人機朝向船舶煙囪方位的后方時，所述無人機設定在非逆光位置；當所述太陽位于船舶航行前方時，所述無人機設定在所述非逆光位置，且所述無人機與所述船舶航向的夾角大于第一角度閾值；當所述無人機朝向所述船舶煙囪時，所述無人機與船舶煙羽的夾角大于第二角度閾值。

可選地，判斷所述無人機伴隨船舶飛行的相對位置是否適宜的方法為：計算無人機緯度與船舶緯度的緯度差，計算無人機經(jīng)度與船舶經(jīng)度的經(jīng)度差，判斷所述緯度差與經(jīng)度差的比值是否位于預置的方位集合內(nèi)，是，則所述無人機伴隨船舶飛行的相對位置適宜，不是，則所述無人機伴隨船舶飛行的相對位置不適宜。

可選地，所述方位集合為(A_s±90°范圍內(nèi))∩(A_v±30°范圍外) ∩(A_e±30°范圍外)，其中，A_s為太陽方位角，為A_s船舶航向角， A_e為船舶煙羽水平方位角。

可選地，設置無人機高度包括：

設置所述無人機的高度低于船舶煙囪口的高度，且所述無人機與所述船舶煙囪口的仰角小于第三角度閾值。