[发明专利]基于智能无人船载无人机的船舶排放遥测系统及方法

说明书

一种基于智能无人船载无人机的船舶排放遥测系统，包括：无人船自动驾驶子系统、无人机控制子系统、中央数据处理子系统、全流程监控和故障诊断子系统以及具有测量船舶排放污染物功能的无人机测量系统，本发明整体解决了船舶靠岸静态检测技术的数据失真、不及时缺陷；基于智能无人船载体，可以实现各种水域环境的检测任务，不仅可以自主实现目标海域、目标船舶的选择，还可以自主评估目标船舶的排放情况，极大地减少了海事部门有关部门的工作量，还能保住检测数据真实、客观、可靠。

技术领域

本发明涉及的是一种空气监测领域的技术，具体是一种基于智能无人船载无人机的船舶排放遥测系统。

背景技术

无人机(UAV)作为一种使用无线电遥控或以自身程序控制飞行的不载人飞行器，在航拍、监控等工作方面具有独特优势，其工作持久性、机动性、环境适应性都非常好，具备红外线夜景拍摄模式，保证全天候的实时检测任务。但受限于动力来源、信号传递距离等短板，仅依靠无人机难以深入控制区边缘对来往大型船舶进行排放监控。而随着人工智能技术的发展，无人驾驶汽车概念深入人心，而智能无人船也被提上研究计划。智能无人船可以实现自主巡航、自主选择检测目标、自主判断排放结果、自主决定是否申报有关部门等全流程智能化。因此智能无人船和无人机检测技术在船舶排放污染物检测方面具备优势互补、功能耦合的可能性，可以及时检测进入控制区的船舶排放情况，显著降低污染物排放。

发明内容

本发明针对现有船舶污染物排放严重，但航行过程中检测困难、检查结果受人为影响、检测环境恶劣等问题，提出一种基于智能无人船载无人机的船舶排放遥测系统，其工作高度智能化、成本低、机动灵活、时效性好、安全可靠、环境适应性强且检测结果客观公正。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于智能无人船载无人机的船舶排放遥测系统，包括：无人船自动驾驶子系统、无人机控制子系统、中央数据处理子系统、全流程监控和故障诊断子系统以及具有测量船舶排放污染物功能的无人机测量系统，其中：无人船自动驾驶子系统根据目标船舶的航线信息检测任务主客体的精准定位以及追踪航线的规划，无人机控制子系统根据无人船定位信息以及跟踪目标船舶信息，启动其自动驾驶系统靠近目标船舶并保持跟踪，同时利用测量系统的测量结果优化飞行轨迹，中央数据处理子系统则接收海事局与智能无人船以及无人机之间信息接收、分析、处理反馈工作，全流程监控和故障诊断子系统根据智能无人船动力系统运行状态信息，进行人工智能故障监测与诊断算法处理并输出动力系统实时运行数据，保证无人船的正常工作，无人机测量系统测量目标船舶污染物排放数据，并将数据传输至中央数据处理子系统。

所述的自动驾驶子系统包括：导航模块、航线规划器模块和航行控制器模块，其中：导航模块通过卫星定位装置和通信卫星保持实时联系，确定智能无人船、无人机和目标船舶的大致经纬度位置信息，并在接近目标船舶后借助雷达和周布的摄像机来精确保持和目标船舶的相对位置；航线规划器模块基于多目标优化算法确定目标船舶、基于路径规划算法确定航行路线；航行控制器模块保障智能无人船安全可靠、及时高效地抵达目标水域。

所述的多目标优化算法对海域重要程度、是否有排放超标前科、船舶吨位信息设置不同的优先级，以特定海域出现排放超标船舶的可能性和可能实现的环境效益为优化函数，通过多目标优化算法确定目标海域和目标船舶，并基于路径规划算法确定最佳的航行路线。

所述的路径规划算法包括但不限于模拟退火算法、人工势场法、模糊逻辑算法、禁忌搜索算法、基于图算法、智能仿生算法如蚁群算法、神经网络算法、遗传算法。

所述的航行控制器模块包括：速度传感器、船舵转动组件。

所述的导航模块包括：设置于无人船顶部的卫星定位装置、雷达、惯性导航装置、无线通讯装置和存储设备以及设置于无人船周边的摄像机。