[發明專利]一種朗繆爾環流的觀測控制方法與系統

在審

• 申請號: 202210438947.5
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114842250A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 任磊;楊浩鍇
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06V10/44;G06V10/774;G06V10/82;G06V10/56;G01M10/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

本發明公開了一種朗繆爾環流的觀測控制方法與系統，方法包括：根據目標觀測任務的目的地位置信息，將無人艇配置到目標觀測區域；通過所述無人艇向水體釋放染色示蹤劑；以所述無人艇所在處為起點，配置無人機跟隨所述染色示蹤劑的擴散路徑進行圖像采集；對采集到的圖像進行圖像識別，判斷是否為朗繆爾環流；當識別到朗繆爾環流時，根據采集到的圖像配置無人艇的數據采集路線，控制無人艇編隊按照所述數據采集路線對朗繆爾環流區域進行探測，并通過無人機集群對朗繆爾環流區域進行圖像采集與識別，完成對朗繆爾環流區域的邊緣檢測。本發明觀測過程靈活機動、成本低且效率高，可廣泛應用于環境監測技術領域。

技術領域

本發明涉及環境監測技術領域，尤其是一種朗繆爾環流的觀測控制方法與系統。

背景技術

海洋環流是研究風引起的海流和密度分布不均勻所產生的密度流、大洋環流中流旋的生成和分布、大洋環流西向強化、海流的彎曲和變異、近赤道地區的流系結構、南極繞極流，大洋熱鹽環流，深海環流和與主躍層的關系，海水的輻散和輻合運動與升降流及朗繆爾環流等的關系，中尺度渦及其能量轉換，冰漂流等特殊的流動現象，海洋對風應力等的反應，以及近岸海區的環流等等。

與大氣環流相比，海洋環流的觀測更困難，資料更缺乏。

朗繆爾環流是發生在上層海洋中縱向的螺旋狀渦旋運動，其軸向與風向基本一致。在相鄰兩條渦旋處會產生上升流或下降流。下降流會造成海表漂浮物的聚集而形成與風向基本平行的條帶狀痕跡。朗繆爾環流是一種常見的重要的海洋現象，朗繆爾環流對海洋研究的許多重要問題有著十分密切的關系。一方面，朗繆爾環流會將上混合層中的熱量、物質與動量帶到深層，這種傳輸作用不僅增強了海洋混合而且還影響海洋與大氣之間的物質能量交換。另一方面，他引起上層海洋的混合也使得營養物質和浮游生物等重新分配并在水層內產生特殊的生態區域。這些對海洋環境和生態等研究有著不容忽視的意義。此外，它在海洋風險防治等方面還有重要的實際意義，如溢油的危害預測及有效回收，有毒藻類防治等。因此，對朗繆爾環流進行監測是十分必要的。

目前的朗繆爾環流觀測方法還停留在使用載人船舶攜帶測量設備進行航測的傳統方法，這種傳統的方法不夠靈活機動、運維費用高且效率低。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種靈活機動、成本低且效率高的朗繆爾環流的觀測控制方法與系統。

本發明的第一方面提供了一種朗繆爾環流的觀測控制方法，包括：

根據目標觀測任務的目的地位置信息，將無人艇配置到目標觀測區域；

通過所述無人艇向水體釋放染色示蹤劑；

以所述無人艇所在處為起點，配置無人機跟隨所述染色示蹤劑的擴散路徑進行圖像采集；

對采集到的圖像進行圖像識別，判斷是否為朗繆爾環流；

當識別到朗繆爾環流時，根據采集到的圖像配置無人艇的數據采集路線，控制無人艇編隊按照所述數據采集路線對朗繆爾環流區域進行探測，并通過無人機集群對朗繆爾環流區域進行圖像采集與識別，完成對朗繆爾環流區域的邊緣檢測。

可選地，所述通過所述無人艇向水體釋放染色示蹤劑，包括：

當無人艇到達目標觀測區域時，從所述無人艇所處位置派遣一艘無人機，該無人機直線向上飛行升至空中，拍攝一張水面圖像；

當無人機拍攝到的氣泡痕數目大于或等于第一閾值時，將該無人機懸停于當前高度；

根據所述無人機的引導，控制所述無人艇到達兩條帶狀氣泡痕的中間位置，所述無人艇從當前位置的水面以及水下釋放染色示蹤劑。

可選地，所述以所述無人艇所在處為起點，配置無人機跟隨所述染色示蹤劑的擴散路徑進行圖像采集，包括：

通過無人機空中平臺控制無人機空中作業，并拍攝圖像；