[发明专利]一种基于LS-SVM控制的风抗无人机追溯突发气体污染源方法

说明书

本发明公开了一种基于LS‑SVM控制的风抗无人机追溯突发气体污染源的方法。本发明旨在克服现有技术存在不足，提出了一种倾斜漏斗轨迹的移动飞行追溯污染源的方法，使用LS‑SVM对无人机进行倾斜漏斗轨迹跟踪控制，并考虑了风干扰因素。本发明在对未知污染源进行追溯时，由于考虑到气体污染与风干扰直接的特殊关系，无人机在成功追溯到污染源之后停留十分钟进行拍照、采样，之后初始化飞行数据，再次循环进行污染源追溯，提高对污染源定位的准确性与抗干扰能力。本发明能对污染源进行及时有效的追溯，并对污染源处进行及时的采样与拍照取证，便于环境监管、治理人员开展后续补救工作，防止污染源扩大，同时也为之后的污染定责提供有力证据。

技术领域

本发明属于自动控制轨迹跟踪技术领域，具体涉及一种在存在风扰动情况下，无人机对污染源进行排查的方法。

背景技术

改革开放后，国内大批工业企业迅速发展起来，气体污染排放定责问题，已经成为许多地区主要关注的环保问题之一。

传统的大气监测方法大多为定点监测采样、人工采样等，再将采样得到的大气数据信息传输至实验室进行数据分析。考虑到气体污染情况的突发性，不能预测其发生地点，因此更不可能提前在污染源处安装监测装置，定点监测采样显然不能及时采集气体污染源处实时、具体、准确的数据情况。同样的，人工采样方式，考虑到交通不利、污染源处安全等不利因素，在人工获取气体污染源处采样信息时，同样不能做到实时、具体、准确的监测。不能及时获取突发气体污染地区的信息，使得工作人员很难在短时间内获得污染的准确情况，包括污染具体类型、污染源地点等，这就造成了工作人员不能对突发污染事件制定及时的应急措施，造成一定程度的污染扩大。

四旋翼无人机，是近年来发展迅速的一项技术，其结构相对简单，行动灵活，价格合理。它可以克服交通、部分地形造成的不利情况，也可克服有毒气体、气体爆炸等危险情况，快速飞至污染突发地区进行现场调查，进行污染源追溯、数据采样、拍照取证等工作。对突发性气体污染事件做到实时的监测、及时的处理，也可为后续的污染排放定责提供有力的证据。

在现有的研究中，已经有不少应对气体污染、污染源追溯的四旋翼无人机控制方法，但这些方法依旧存在一些不足之处，需要进行进一步的研发工作。例如，授权公告号为CN107132313A的发明专利，一种无人机排查污染源的方法及污染源排查系统，其中描述了一种六边形飞行的无人机污染源排查方法。其步骤中包括，无人机在水平面飞行轨迹是一个正六边形，测试六边形六个顶角污染气体浓度，根据六边形顶点浓度判断无人机飞行方向，从而进行污染源追溯。但在这个方法中，没有考虑风扰动的情况，且在高度上是在一个定点控制无人机垂直上下飞行进行污染气体浓度检测。

例如，授权公告号为CN 106896145A的发明专利，一种有毒有害气体无人机检测系统和检测方法，讲述了一种规定检测起始点和终点的污染气体检测系统及方法，这种方法仅仅是使用无人机进行已知污染源处的数据采样，依旧需要进行数据分析之后才能确定具体污染源位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

提出一种克服风扰动的无人机追溯突发气体污染源的方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于LS-SVM控制的风抗无人机追溯突发气体污染源的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)控制无人机飞入污染区域；

(2)确定无人机飞行轨迹的顶点A点、B点、D点、C点和中点E，其中A点、B点、D点、C点在同一平面中，形成正方形的顶点，使得距离AB＝BC＝DC＝AD，中点E在该正方形对角线交叉点处，记录E点位置、AB点距离和飞行平面与水平面的夹角θ，且将A点、B点、D点、C点处初始污染气体浓度均设置为零，记录最高点浓度为零；