CN106970050A - 无人机载多波段光电溢油智能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机载多波段光电溢油智能检测系统，包括探测设备、无人机平台、传输设备和地面显控设备。探测设备挂在无人机平台下，通过无人机平台在海面飞行时监测溢油区域数据，通过传输设备传回地面显控设备，实现海面的溢油智能检测。本发明实现了海洋环境下全天时、全天候对海面区域溢油的远距离大范围遥感监测，同时应用智能化自主控制技术和溢油智能分析技术，可在无人干预条件下自动巡航监测区域，智能识别海面溢油，实时记录溢油区域的相关信息。
Description
技术领域
本发明涉及光电产品应用技术领域，尤其涉及一种无人机载多波段光电溢油智能检测系统。
背景技术
海面溢油检测目前普遍采用光电和雷达检测技术、可采用星载、船载、机载或岸基等多种应用平台。雷达检测技术可以实现海面溢油的大范围搜索、并且能够在夜间和有云雾等恶劣天气条件下工作，但雷达检测溢油会受到海草、海面垃圾、海岛等干扰的影响，尤其受海况影响较大，无浪或风浪过大，均会影响溢油检测效果，此外雷达只能检测海面有无溢油，无法检测溢油的种类及油膜厚度。光电溢油检测技术主要采用激光荧光溢油检测技术和光电成像溢油检测技术，其中激光荧光溢油检测技术具备全天候溢油检测能力并可分析溢油的种类，但无法提供溢油区域图像和覆盖面积等信息，影响实际检测效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种无人机载多波段光电溢油智能检测系统，实现海洋环境下全天时、全天候对海面区域溢油的远距离大范围遥感监测，同时应用智能化自主控制技术和溢油智能分析技术，可在无人干预条件下自动巡航监测区域，智能识别海面溢油，实时记录溢油区域的相关信息。
本发明提供的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其改进之处在于，包括探测设备、无人机平台、传输设备和地面显控设备；
所述探测设备挂在所述无人机平台下，通过所述无人机平台在海面飞行时监测溢油区域数据，通过所述传输设备传回所述地面显控设备，实现海面的溢油智能检测。
优选的，所述探测设备包括用于溢油区域识别和溢油种类识别的激光荧光探测设备和用于生成溢油区域全景图像并分析溢油区域数据的多波段光电成像探测设备。
较优选的，所述传输设备挂载在所述无人机平台下，其包括无线传输设备和卫星通信设备，用于所述地面显控设备与所述无人机平台和探测设备之间的控制信息和探测信息的实时交互；
当所述无人机平台与所述地面显控设备处于所述无线传输设备通信范围内时，通过所述无线传输设备实现信息交互；
当所述无人机平台与所述地面显控设备距离超出所述无线传输设备通信范围时，自动切换开启所述卫星通信设备与所述地面显控设备进行实时交互。
较优选的，所述地面显控设备用于数据的实时显示，包括所述探测设备发送的图像和溢油信息，并按内容进行快速检索和回放，还用于发送控制命令进行远程遥控所述探测设备和所述无人机平台；
所述地面显控设备包括显控台、显控计算机、飞控计算机和溢油信息存储设备。
较优选的，所述无人机平台为长航时高负载智能无人机，飞行航程设定为不小于1500km；
所述长航时高负载智能无人机设有航行轨迹智能规划功能，自动根据溢油区域覆盖范围智能规划飞行路径。
较优选的，所述溢油区域数据包括溢油区域的溢油种类、覆盖范围、面积、油膜相对厚度和扩散路径参数信息。
较优选的，所述显控台、所述显控计算机、所述飞控计算机和所述溢油信息存储设备通过局域网相互交换信息。
较优选的，多波段光电成像探测设备包括紫外成像仪、高清电视摄像机和制冷红外热像仪。
本发明的技术方案中，可准确识别海面溢油区域，通过采用多传感器和多波段复合监测方式，可有效区分油污和海草及其他海上漂浮物，不受海浪和水面亮斑的影响，同时还可以有效监测海滩油污及冬季海面冰雪油污。
本发明的技术方案中，可全面分析溢油区域信息，输出溢油区域实时全景图像和溢油区域位置、溢油覆盖范围、面积、油膜相对厚度和扩散路径等详细参数信息，以为后续处置提供参考依据。
本发明的技术方案中，系统具备智能化自主监测和分析能力，系统可根据溢油区域覆盖范围自主规划飞行路径，以实现系统对溢油区域的全覆盖监测，同时利用智能化光谱分析技术和光电图像分析技术，可自动识别溢油区域，并自动分析溢油区域的相关信息，输出溢油区域全景图像和溢油种类、油膜相对厚度、覆盖面积和扩散路径等信息参数。
本发明的技术方案中，系统具备全天时、全天候溢油监测能力，其内的激光荧光探测设备，具有溢油主动探测能力，可全天时、全天候进行溢油监测。
本发明的技术方案中，系统具备大范围海域溢油监测能力，系统配备长航时高负载智能无人机，最大监测范围不小于700km，可以满足对领海和海上专属经济区范围内溢油事件的实时监测需求。
本发明的技术方案中，系统配备了无线传输设备和卫星通信设备，可实时传输溢油区域的现场图像及其他溢油相关参数信息，以便指挥人员实时掌握现场溢油态势信息，为后续处置决策提供参考依据。
附图说明
图1为本发明实施例的无人机载多波段光电溢油智能检测系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明提供的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其框图如图1所示，具体包括探测设备、无人机平台、传输设备和地面显控设备。探测设备挂在无人机平台下(机腹或机翼均可)，通过无人机平台在海面飞行时监测溢油区域数据，通过传输设备传回地面显控设备，实现海面的溢油智能检测。
具体的，本实施例提供的探测设备包括用于溢油区域识别和溢油种类识别的激光荧光探测设备和用于生成溢油区域全景图像并分析溢油区域数据的多波段光电成像探测设备。其中，溢油区域数据包括溢油区域的溢油种类、覆盖范围、面积、油膜相对厚度和扩散路径参数信息。本实施例的激光荧光探测设备可向水面主动发射激光光束，同时探测水面反射的荧光光谱，实时判断水面是否存在溢油形成的油膜，发现溢油后，还可以利用“油指纹”技术，鉴别溢油的种类。多波段光电成像探测设备主要包括紫外成像仪、高清电视摄像机和制冷红外热像仪，其采用三光合一共孔径设计方案，采集溢油区域的紫外、可见光和红外波段的光电图像。光学镜头由二级光学系统组成，即以全反射系统为前级，折射透镜组为后级，系统采用先分出紫外，再分出红外，最后分出可见光的方式，这样可最大限度保证紫外和红外的检测性能。具体的，本实施例的多波段光电成像探测设备可对采集的多波段溢油区域图像进行智能分析，识别溢油覆盖区域，通过图像智能匹配和拼接技术输出溢油区域的全景图像，利用不同灰度标识溢油区域的油膜相对厚度，同时自动解算溢油区域面积，并利用现场溢油全景图像序列自动分析并标识溢油的扩散路径。
本实施例提供的传输设备包括无线传输设备和卫星通信设备，用于地面显控设备与无人机平台和探测设备之间的控制和探测信息实时交互。当无人机平台与地面显控设备处于无线传输设备通信范围内时，通过无线传输设备实现信息交互，本实施例无线传输设备的最大通信带宽值设为8Mbps，可以满足溢油图像和相关信息及控制指令的实时传输需求；当无人机平台与地面显控设备距离超出无线传输设备通信范围时，自动切换开启卫星通信设备进行通讯，无人机及探测设备按照预定路径及工作模式自动巡航并进行溢油监测，地面显控站通过卫星通信设备实时监测无人机及探测设备工作状态，并根据任务需求在线装订飞行路径并控制探测设备工作模式，当发现溢油时，多波段光电成像探测设备开机采集并分析溢油区域信息，同时通过卫星通信设备将溢油区域图像和相关信息实时发送至地面控制设备。
本实施例提供的地面显控设备用于数据的实时显示，包括探测设备发送的图像和溢油信息，并按内容进行快速检索和回放，还用于发送控制命令进行远程遥控探测设备和无人机平台。地面显控设备包括显控台、显控计算机、飞控计算机和溢油信息存储设备。通过显控台可实时显示溢油图像和相关信息、无人机平台飞行轨迹和状态、传输设备和探测设备的工作状态。显控计算机主要功能如下：(1)显示溢油图像和相关信息，(2)显示传输设备和探测设备的工作状态，(3)远程控制传输设备和探测设备工作。飞控计算机主要用于监测无人机飞行状态，同时根据任务需求对无人机进行远程遥控。溢油信息存储设备主要用于记录探测设备发送的溢油图像及相关信息，同时支持按内容对存储数据进行快速检索和回放。优选的，本实施例每个设备之间可通过局域网交互信息。
本实施例的无人机平台采用长航时高负载智能无人机，该平台作为探测设备和机载通信设备的挂载平台，可根据任务需求对海面区域进行定期巡航溢油监测或对溢油区域进行定点巡航观测，该平台具备巡航路径智能规划能力，当探测设备发现溢油后无人机可根据溢油覆盖范围智能规划飞行路径，从而实现系统对溢油区域的全覆盖监测，以获取溢油区域的完整信息。其中，本实施例设定长航时高负载智能无人机的飞行航程不小于1500km。
具体的，本实施例提供的无人机载光电溢油智能检测系统的工作流程为：根据监测任务，无人机在地面装订飞行路径等参数。无人机起飞到达预定海域上空后，通过地面显控设备远程遥控激光荧光探测设备开机工作，激光荧光探测设备定时发送激光并检测反射荧光，当发现溢油后，向地面显控设备发送溢油报警信息，自动开启多波段光电成像探测设备对海面溢油区域进行成像监测，同时无人机开启智能路径规划模式，根据溢油覆盖区域自动规划飞行路径，从而实现对溢油区域的完整覆盖和巡回监测，与此同时，激光荧光探测设备和多波段光电成像探测设备对采集到溢油信息进行智能分析，自动输出溢油区域全景图像和溢油种类、油膜相对厚度、覆盖面积和扩散路径等信息参数，在监测过程中，地面显控设备可通过传输设备实时获取、显示和记录溢油现场图像及相关信息，同时可手动控制无人机和探测设备进行工作。系统完成预定巡航监测任务或溢油观测任务后，可自动按照预定路径返航。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，包括探测设备、无人机平台、传输设备和地面显控设备；
所述探测设备挂在所述无人机平台下，通过所述无人机平台在海面飞行时监测溢油区域数据，通过所述传输设备传回所述地面显控设备，实现海面的溢油智能检测。
2.如权利要求1所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，所述探测设备包括用于溢油区域识别和溢油种类识别的激光荧光探测设备和用于生成溢油区域全景图像并分析溢油区域数据的多波段光电成像探测设备。
3.如权利要求2所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，所述传输设备挂载在所述无人机平台下，其包括无线传输设备和卫星通信设备，用于所述地面显控设备与所述无人机平台和探测设备之间的控制信息和探测信息的实时交互；
当所述无人机平台与所述地面显控设备处于所述无线传输设备通信范围内时，通过所述无线传输设备实现信息交互；
当所述无人机平台与所述地面显控设备距离超出所述无线传输设备通信范围时，自动切换开启所述卫星通信设备与所述地面显控设备进行实时交互。
4.如权利要求3所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，所述地面显控设备用于数据的实时显示，包括所述探测设备发送的图像和溢油信息，并按内容进行快速检索和回放，还用于发送控制命令进行远程遥控所述探测设备和所述无人机平台；
所述地面显控设备包括显控台、显控计算机、飞控计算机和溢油信息存储设备。
5.如权利要求1所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，所述无人机平台为长航时高负载智能无人机，飞行航程设定为不小于1500km；
所述长航时高负载智能无人机设有航行轨迹智能规划功能，自动根据溢油区域覆盖范围智能规划飞行路径。
6.如权利要求2所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，所述溢油区域数据包括溢油区域的溢油种类、覆盖范围、面积、油膜相对厚度和扩散路径参数信息。
7.如权利要求4所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，所述显控台、所述显控计算机、所述飞控计算机和所述溢油信息存储设备通过局域网相互交换信息。
8.如权利要求2所述的无人机载多波段光电溢油智能检测系统，其特征在于，多波段光电成像探测设备包括紫外成像仪、高清电视摄像机和制冷红外热像仪。
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