CN110244002A - 一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法，包括智能追踪系统，所述智能追踪系统由上位机、主机以及至少两台从机组成，根据立体搜索模式对污染源进行追踪，所述主机上安装有温度检测模块、风向检测模块、GPS/北斗定位装置、高度仪、zigbee通信模块以及4G通信模块，所述上位机通过4G网络与主机通信，所述主机与从机之间通过zigbee通信进行环境信息和控制信息的传输，所述主机实现大气污染检测、接收从机上传的检测信息，对接收的检测信息进行融合处理，调整运行方向，追踪气体源。
Description
技术领域
本发明涉及一种大气污染源定位方法，具体地说是一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法。
背景技术
近年来，大气污染问题日益严重，已经成为关系百姓民生的关键问题之一，受到全国人民的高度重视。其中，个别不良企业的偷排漏排、危险有毒气体的泄漏、重大安全事故时导致的大气污染都可能导致严重的大气污染，带来巨大的人员伤亡和财产损失。2015年8月12日的天津港瑞海公司危险品仓库发生特大爆炸事故中产生了大量的污染气体，范围广、危险程度高、污染源多，且环保人员不能及时有效地深入中心现场，因此快速准确定位大气污染源及掌握其主要成分是打赢环境保卫战的重要任务。
气体污染物源一般成分较为复杂，在泄露扩散过程中在一定的温度下极易与大气中某些成分发生反应，产生新的污染成分，因此如何对大气污染源的成分进行有效的检测是污染源搜索过程中急需解决的重要问题。
气体污染物从污染源中不断的释放，在风力的作用下向周围扩散，同时会受到气体自身的物理特性、地形地貌、建筑物等因素的影响，呈现间歇、浓度递减状态分布。现有的大气污染监测点位置固定，对于突发事件导致的污染源，很难准确定位其具体的位置。国内外提出的主动搜索算法基本是基于单个移动设备进行搜索，容易陷入局部最优。另外，检测成分相对比较单一，无法捕捉到污染物转化带来的影响，影响了大气污染检测的精度。
由于无人机的可动态部署、配置方便、高度自主等特点，已经被广泛应用于军事与民用领域。随着物联网技术的发展以及单一无人机自身资源的限制，无人机的应用逐渐由单一无人机转向无人机群协作系统，共同完成复杂的任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法，以解决现有大气污染源定位方法中存在的不足，保证了算法的鲁棒性、收敛性，避免过早陷入了局部最优。
为实现以上目的，其采用如下方案：
一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法，包括智能追踪系统，所述智能追踪系统由上位机、主机以及至少两台从机组成，所述主机上安装有温度检测模块、风向检测模块、GPS/北斗定位装置、高度仪、zigbee通信模块以及4G通信模块，有所述上位机通过4G网络与主机通信，所述主机与从机之间通过zigbee通信进行环境信息和控制信息的传输，所述主机实现大气污染检测、接收从机上传的检测信息，对接收的检测信息进行融合处理，调整运行方向，追踪气体源；
无人机智能追踪系统的立体搜索模式包括前后搜索模式、左右搜索模式、上下搜索模式，前后搜索模式时两个从机分别位于主机的飞行的前后方向，与主机等高、间隔相同为Dfb；左右搜索模式时是两个从机分别位于主机的飞行的左右方向，与主机等高、间隔相同为Dlr；上下搜索模式时两个从机分别位于主机的上下方向，与主机间隔均为Dud；在三种模式下，两个从机均与主机共轴；
主机与从机之间的间隔D的取值范围[5,50]，三种不同的模式下，间隔D值分别记为Dfb、Dlr、Dud。间隔最大临界值根据无人机的主机和从机之间的稳定通信距离来确定，最小临界值根据无人机之间的安全飞行来确定，在立体搜索过程中，根据不同模式下主从机的污染物检测情况可以调整当前模式下D值的范围，开始进入立体搜索模式时，D的初始值取最大临界值；
污染源有X种污染成分，则该污染源的第n次测量的污染度CQn的计算公式如式(1)所示，
其中，Cqx表示测得的第x种成分的等值浓度；
对于大气污染成分x，第n次测量的等值浓度Cqx的计算公式如式(2)所示，消除了由于各成分单位不同而导致无法区别大小，当时，Cqxn＝1，
其中：Cxn表示第n次测得的第x种成分的值；
Cxmin表示当成分x的测量值超过Cmin时，开始认为其是大气污染物，对大气产生污染作用；
表示第x种成分的n次测量的平均值；
相对污染度差k，表征测试点之间的污染度差，两测试点的污染度分别为CQ1、CQ2，k的计算公式如式(3)所示，k值的绝对值越大表征两点的污染度差距越大，通过对k取值范围的调整，可以调整算法的收敛速度，
所述大气污染源追踪方法具体控制流程如下：
当没有进入测试区域或者刚开始进入测试区域时，从机静止固定在主机上，主机单独飞行，按照规划路线进行飞行测试；当测量值达到污染阈值时，进入立体搜索模式时，从机飞离开主机，按照一定的规则进行测试，将测试的信息传输给主机，并根据主机的控制信息进行调整飞行；
步骤一，大气污染智能搜索系统进入污染搜索区域，按照人为规划的路线以周期ΔT进行数据采集，当污染度CQ>＝CQmin时，从机脱离主机，进入步骤二；
步骤二，从机飞离主机，系统进入立体搜索模式，从机与主机独立进行周期性采集气体浓度数据，从机将采集的数据发往主机，主机对数据进行相关的运算，根据运算结果，相应地调整无人机机体坐标系中的前后飞行方向、航迹角ψ和俯仰角θ，依次以下三种模式的过程实时调整搜索方向，追踪污染源：
A.进入前后搜索模式，确定下一个搜索周期的前后飞行方向及主从机间隔Dfb；
两架从机分别位于主机的前后方向，间隔为Dfb，根据公式(1)，三机上检测的污染度分别记为CQf、CQc、CQb，前进与后退方向及间隔Dfb的调整遵循下面的规则，
如果，CQf>CQc>CQb则，沿原方向前进，调整步长值Dn＝2Dn-1，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf<CQc<CQb则，沿反方向前进，调整步长值Dn＝2Dn-1，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf>CQc，CQc<CQb则，沿反方向前进，调整步长值Dn＝Dn-1/2，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf<CQc，CQc>CQb则，停止前进，调整步长值Dn＝Dn-1/2，且Dfbn∈[5,50]；
其中，Dn表示下一个搜索周期的主从机间隔；
B.进入左右搜索模式，调整检测系统主机的航迹角ψ及主从机间隔Dfb；
两从机分别位于主机的两侧进行测试，根据公式(1)，污染度分别记为CQl、CQc、CQr，航迹角的调整值ψ的计算公式如式(4)所示：
此时，klr的计算公式如式(5)所示，表示中心主机与左右两从机的污染浓度的差距，设k∈[kmin,kmax]，建议值为kmin＝0.01，kmax＝0.1：
其中，
按照以下规则，根据相对污染度差klr的变化调整Dlr值的大小；
当|klr|>kmax时，Dlrn＝Dn-1/2，且Dlrn∈[5,50]；
当|klr|<kmin时，Dlrn＝2Dn-1，且Dlrn∈[5,50]；
当|klr|∈[kmin,kmax]，Dlr不做调整；
C.进入上下搜索模式，调整俯仰角θ及主从机间隔Dud，
根据公式(1)，主机上方的从机、主机、主机下方的从机测的污染度分别记为CQu、CQc、CQd，俯仰角的调整值θ的计算公式如式(6)所示；
此时，kud的计算公式如式(5)所示，表示中心主机与上下两从机的污染浓度的差距，
其中，
按照下面的规则，根据相对污染度差kud的变化调整Dud值的大小。
当|kud|>kmax时，Dudn＝Dn-1/2，且Dudn∈[5,50]；
当|kud|<kmin时，Dudn＝2Dn-1，且Dudn∈[5,50]；
当|kud|∈[kmin,kmax]，不做调整；
确定完飞行坐标系的三个参数，进入步骤三；
步骤三，
根据主机两个测量周期ΔT的测量值CQn-1、CQn，计算k值，如果连续3次计算k值满足式(7)，即相对浓度污染度差小于最小阈值时，停止搜索，两从机固定到主机上，上报位置坐标，即污染源已经找到；否则，按照新的飞行方向，继续飞行搜索，返回步骤二；
作为进一步说明的，所述主从机之间通过zigbee通信，通信距离上限设定为50m。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过系统中的立体测试点同时进行污染信息检测，避免多维时间位置函数带来的运算复杂度，可以实时灵活地调整搜索的方向，快速有效定位污染源的位置。
附图说明
图1无人机系统结构示意图；
图2无人机系统的机体坐标系和运行水平坐标系；
图3是无人机系统的航迹角ψ和俯仰角θ；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作更为详细、完整的说明。
实施例，如图1-图3所示，
一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法，其特征在于，包括智能追踪系统，所述智能追踪系统由上位机、主机以及至少两台从机组成，所述主机上安装有温度检测模块、风向检测模块、GPS/北斗定位装置、高度仪、zigbee通信模块以及4G通信模块，有所述上位机通过4G网络与主机通信，所述主机与从机之间通过zigbee通信进行环境信息和控制信息的传输，所述主机实现大气污染检测、接收从机上传的检测信息，对接收的检测信息进行融合处理，调整运行方向，追踪气体源；
描述无人机的运动过程通过机体坐标系OXtYtZt和运行水平坐标系OXdYdZd表示，假设在稳定飞行时OXt与OXd在同一平面内；无人机的俯仰角为无人机的OXt与水平坐标系的水平面OXdZd的夹角，表征飞机飞行上下方向的改变，以向上为正；航迹角为机体坐标系OXt轴在水平面的投影线与OXd轴(规划的航线)的夹角，表征飞行方向的变化，以向右转为正；
无人机智能追踪系统的立体搜索模式包括前后测试模式、左右测试模式、上下测试模式。前后测试模式时两个从机分别位于主机的飞行的前后方向，与主机等高、间隔相同为Dfb；左右测试模式时是两个从机分别位于主机的飞行的左右方向，与主机等高、间隔相同为Dlr；上下测试模式时两个从机分别位于主机的上下方向，与主机间隔均为Dud；在三种模式下，两个从机均与主机共轴；
主机与从机之间的间隔D的取值范围[5,50]，三种不同的模式下，间隔D值分别记为Dfb、Dlr、Dud。间隔最大临界值根据无人机的主机和从机之间的稳定通信距离来确定，最小临界值根据无人机之间的安全飞行来确定，在立体搜索过程中，根据不同模式下主从机的污染物检测情况可以调整当前模式下D值的范围，开始进入立体搜索模式时，D的初始值取最大临界值；
污染源有X种污染成分，则该污染源的第n次测量的污染度CQn的计算公式如式(1)所示，
其中，Cqx表示测得的第x种成分的等值浓度；
对于大气污染成分x，第n次测量的等值浓度Cqx的计算公式如式(2)所示，消除了由于各成分单位不同而导致无法区别大小，当时，Cqxn＝1，
其中：Cxn表示第n次测得的第x种成分的值；
Cxmin表示当成分x的测量值超过Cmin时，开始认为其是大气污染物，对大气产生污染作用；
表示第x种成分的n次测量的平均值；
相对污染度差k，表征测试点之间的污染度差，两测试点的污染度分别为CQ1、CQ2，k的计算公式如式(3)所示，k值的绝对值越大表征两点的污染度差距越大，通过对k取值范围的调整，可以调整算法的收敛速度，
所述大气污染源追踪方法具体控制流程如下：
当没有进入测试区域或者刚开始进入测试区域时，从机静止固定在主机上，主机单独飞行，按照规划路线进行飞行测试；当测量值达到污染阈值时，进入立体搜索模式时，从机飞离开主机，按照一定的规则进行测试，将测试的信息传输给主机，并根据主机的控制信息进行调整飞行；
步骤一，大气污染智能搜索系统进入污染搜索区域，按照人为规划的路线以周期ΔT进行数据采集，当污染度CQ>＝CQmin时，从机脱离主机，进入步骤二；
步骤二，从机飞离主机，系统进入立体搜索模式，从机与主机独立进行周期性采集气体浓度数据，从机将采集的数据发往主机，主机对数据进行相关的运算，根据运算结果，相应地调整无人机机体坐标系中的前后飞行方向、航迹角ψ和俯仰角θ，依次以下三种模式的过程实时调整搜索方向，追踪污染源：
A.进入前后搜索模式，确定下一个搜索周期的前后飞行方向及主从机间隔Dfb；
两架从机分别位于主机的前后方向，间隔为Dfb，根据公式(1)，三机上检测的污染度分别记为CQf、CQc、CQb，前进与后退方向及间隔Dfb的调整遵循下面的规则，
如果，CQf>CQc>CQb则，沿原方向前进，调整步长值Dn＝2Dn-1，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf<CQc<CQb则，沿反方向前进，调整步长值Dn＝2Dn-1，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf>CQc，CQc<CQb则，沿反方向前进，调整步长值Dn＝Dn-1/2，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf<CQc，CQc>CQb则，停止前进，调整步长值Dn＝Dn-1/2，且Dfbn∈[5,50]；
其中，Dn表示下一个搜索周期的主从机间隔；
B.进入左右搜索模式，调整检测系统主机的航迹角ψ及主从机间隔Dfb；
两从机分别位于主机的两侧进行测试，根据公式(1)，污染度分别记为CQl、CQc、CQr，航迹角的调整值ψ的计算公式如式(4)所示：
此时，klr的计算公式如式(5)所示，表示中心主机与左右两从机的污染浓度的差距，设k∈[kmin,kmax]，建议值为kmin＝0.01，kmax＝0.1：
其中，
按照以下规则，根据相对污染度差klr的变化调整Dlr值的大小；
当|klr|>kmax时，Dlrn＝Dn-1/2，且Dlrn∈[5,50]；
当|klr|<kmin时，Dlrn＝2Dn-1，且Dlrn∈[5,50]；
当|klr|∈[kmin,kmax]，Dlr不做调整；
C.进入上下搜索模式，调整俯仰角θ及主从机间隔Dud，
根据公式(1)，主机上方的从机、主机、主机下方的从机测的污染度分别记为CQu、CQc、CQd，俯仰角的调整值θ的计算公式如式(6)所示；
此时，kud的计算公式如式(5)所示，表示中心主机与上下两从机的污染浓度的差距，
其中，
按照下面的规则，根据相对污染度差kud的变化调整Dud值的大小。
当|kud|>kmax时，Dudn＝Dn-1/2，且Dudn∈[5,50]；
当|kud|<kmin时，Dudn＝2Dn-1，且Dudn∈[5,50]；
当|kud|∈[kmin,kmax]，不做调整；
确定完飞行坐标系的三个参数，进入步骤三；
步骤三，
根据主机两个测量周期ΔT的测量值CQn-1、CQn，计算k值，如果连续3次计算k值满足式(7)，即相对浓度污染度差小于最小阈值时，停止搜索，两从机固定到主机上，上报位置坐标，即污染源已经找到；否则，按照新的飞行方向，继续飞行搜索，返回步骤二；
所述主从机之间通过zigbee通信，通信距离为50m。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利应用范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (2)
1.一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法，其特征在于，包括智能追踪系统，所述智能追踪系统由上位机、主机以及至少两台从机组成，所述主机上安装有温度检测模块、风向检测模块、GPS/北斗定位装置、高度仪、zigbee通信模块以及4G通信模块，所述上位机通过4G网络与主机通信，所述主机与从机之间通过zigbee通信进行环境信息和控制信息的传输，所述主机实现大气污染检测、接收从机上传的检测信息，对接收的检测信息进行融合处理，调整运行方向，追踪气体源；
无人机智能追踪系统的立体搜索模式包括前后测试模式、左右测试模式、上下测试模式。前后测试模式时两个从机分别位于主机的飞行的前后方向，与主机等高、间隔相同为Dfb；左右测试模式时是两个从机分别位于主机的飞行的左右方向，与主机等高、间隔相同为Dlr；上下测试模式时两个从机分别位于主机的上下方向，与主机间隔均为Dud；在三种模式下，两个从机均与主机共轴；
主机与从机之间的间隔D的取值范围[5,50]，三种不同的模式下，间隔D值分别记为Dfb、Dlr、Dud。间隔最大临界值根据无人机的主机和从机之间的稳定通信距离来确定，最小临界值根据无人机之间的安全飞行来确定，在立体搜索过程中，根据不同模式下主从机的污染物检测情况可以调整当前模式下D值的范围，开始进入立体搜索模式时，D的初始值取最大临界值；
污染源有X种污染成分，则该污染源的第n次测量的污染度CQn的计算公式如式(1)所示，
其中，Cqx表示测得的第x种成分的等值浓度；
对于大气污染成分x，第n次测量的等值浓度Cqx的计算公式如式(2)所示，消除了由于各成分单位不同而导致无法区别大小，当时，Cqxn＝1，
其中：Cxn表示第n次测得的第x种成分的值；
Cxmin表示当成分x的测量值超过Cmin时，开始认为其是大气污染物，对大气产生污染作用；
表示第x种成分的n次测量的平均值；
相对污染度差k，表征测试点之间的污染度差，两测试点的污染度分别为CQ1、CQ2，k的计算公式如式(3)所示，k值的绝对值越大表征两点的污染度差距越大，通过对k取值范围的调整，可以调整算法的收敛速度，
所述大气污染源追踪方法具体控制流程如下：
当没有进入测试区域或者刚开始进入测试区域时，从机静止固定在主机上，主机单独飞行，按照规划路线进行飞行测试；当测量值达到污染阈值时，进入立体搜索模式时，从机飞离开主机，按照一定的规则进行测试，将测试的信息传输给主机，并根据主机的控制信息进行调整飞行；
步骤一，大气污染智能搜索系统进入污染搜索区域，按照人为规划的路线以周期ΔT进行数据采集，当污染度CQ>＝CQmin时，从机脱离主机，进入步骤二；
步骤二，从机飞离主机，系统进入立体搜索模式，从机与主机独立进行周期性采集气体浓度数据，从机将采集的数据发往主机，主机对数据进行相关的运算，根据运算结果，相应地调整无人机机体坐标系中的前后飞行方向、航迹角ψ和俯仰角θ，依次以下三种模式的过程实时调整搜索方向，追踪污染源：
A.进入前后搜索模式，确定下一个搜索周期的前后飞行方向及主从机间隔Dfb；
两架从机分别位于主机的前后方向，间隔为Dfb，根据公式(1)，三机上检测的污染度分别记为CQf、CQc、CQb，前进与后退方向及间隔Dfb的调整遵循下面的规则，
如果，CQf>CQc>CQb则，沿原方向前进，调整步长值Dn＝2Dn-1，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf<CQc<CQb则，沿反方向前进，调整步长值Dn＝2Dn-1，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf>CQc，CQc<CQb则，沿反方向前进，调整步长值Dn＝Dn-1/2，且Dfbn∈[5,50]；
如果，CQf<CQc，CQc>CQb则，停止前进，调整步长值Dn＝Dn-1/2，且Dfbn∈[5,50]；
其中，Dn表示下一个搜索周期的主从机间隔；
B.进入左右搜索模式，调整检测系统主机的航迹角ψ及主从机间隔Dfb；
两从机分别位于主机的两侧进行测试，根据公式(1)，污染度分别记为CQl、CQc、CQr，航迹角的调整值ψ的计算公式如式(4)所示：
此时，klr的计算公式如式(5)所示，表示中心主机与左右两从机的污染浓度的差距，设k∈[kmin,kmax]，建议值为kmin＝0.01，kmax＝0.1：
其中，
按照以下规则，根据相对污染度差klr的变化调整Dlr值的大小；
当|klr|>kmax时，Dlrn＝Dn-1/2，且Dlrn∈[5,50]；
当|klr|<kmin时，Dlrn＝2Dn-1，且Dlrn∈[5,50]；
当|klr|∈[kmin,kmax]，Dlr不做调整；
C.进入上下搜索模式，调整俯仰角θ及主从机间隔Dud，
根据公式(1)，主机上方的从机、主机、主机下方的从机测的污染度分别记为CQu、CQc、CQd，俯仰角的调整值θ的计算公式如式(6)所示；
此时，kud的计算公式如式(5)所示，表示中心主机与上下两从机的污染浓度的差距，
其中，
按照下面的规则，根据相对污染度差kud的变化调整Dud值的大小。
当|kud|>kmax时，Dudn＝Dn-1/2，且Dudn∈[5,50]；
当|kud|<kmin时，Dudn＝2Dn-1，且Dudn∈[5,50]；
当|kud|∈[kmin,kmax]，不做调整；
确定完飞行坐标系的三个参数，进入步骤三；
步骤三，
根据主机两个测量周期ΔT的测量值CQn-1、CQn，计算k值，如果连续3次计算k值满足式(7)，即相对浓度污染度差小于最小阈值时，停止搜索，两从机固定到主机上，上报位置坐标，即污染源已经找到；否则，按照新的飞行方向，继续飞行搜索，返回步骤二；
。
2.根据权利要求1所述一种基于无人机系统的大气污染源追踪方法，其特征在于，所述主从机之间通过zigbee通信，稳定通信距离为50m。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111258334A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 安徽工业大学 | 一种环境污染自动寻源方法 |
| CN113311119A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-08-27 | 深圳市图元科技有限公司 | 气体源头追踪方法、装置及系统 |
| CN114337875B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-04-02 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 面向多辐射源追踪的无人机群飞行轨迹优化方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104007763A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-08-27 | 重庆大学 | 一种固定式电子鼻节点与移动机器人协作搜寻气味源方法 |
| CN104865353A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-08-26 | 上海交通大学 | 基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法 |
| CN105929848A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-09-07 | 南京邮电大学 | 一种三维环境中的多无人机系统的航迹规划方法 |
| CN106405040A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-02-15 | 苏州航天系统工程有限公司 | 一种基于无人设备的水质巡检、污染物溯源系统及其方法 |
| CN108896714A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-27 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种基于无人机的大气污染源追踪方法及无人机系统 |
| CN108956484A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-12-07 | 中电建水环境治理技术有限公司 | 一种一体化追踪污染源的方法和装置 |
| CN109164214A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-08 | 潘小乐 | 一种边界污染源快速映射定位及强度反演系统及方法 |
-
2019
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104007763A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-08-27 | 重庆大学 | 一种固定式电子鼻节点与移动机器人协作搜寻气味源方法 |
| CN104865353A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-08-26 | 上海交通大学 | 基于无人机的工业园区大气污染数据采集方法 |
| CN105929848A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-09-07 | 南京邮电大学 | 一种三维环境中的多无人机系统的航迹规划方法 |
| CN106405040A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-02-15 | 苏州航天系统工程有限公司 | 一种基于无人设备的水质巡检、污染物溯源系统及其方法 |
| CN108956484A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-12-07 | 中电建水环境治理技术有限公司 | 一种一体化追踪污染源的方法和装置 |
| CN108896714A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-27 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种基于无人机的大气污染源追踪方法及无人机系统 |
| CN109164214A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-08 | 潘小乐 | 一种边界污染源快速映射定位及强度反演系统及方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111258334A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 安徽工业大学 | 一种环境污染自动寻源方法 |
| CN111258334B (zh) * | 2020-03-23 | 2022-03-08 | 安徽工业大学 | 一种环境污染自动寻源方法 |
| CN113311119A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-08-27 | 深圳市图元科技有限公司 | 气体源头追踪方法、装置及系统 |
| CN114337875B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-04-02 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 面向多辐射源追踪的无人机群飞行轨迹优化方法 |
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