[发明专利]基于多无人机的油田动态侵入目标追踪系统与方法

说明书

本发明提供一种基于多无人机的油田动态侵入目标追踪系统与方法，涉及无人机巡检及动态预测追踪技术领域。本系统包括控制模块，监控模块，动态目标轨迹预测模块和多机协同目标追踪轨迹优化模块。本系统通过安装在无人机上的监控模块采集地面油田工作环境中动态侵入目标的数据，然后通过动态目标轨迹预测模块对目标未来多个采样时刻内的轨迹进行预测，根据预测轨迹，利用多机协同目标追踪轨迹优化模块在追踪过程中优化无人机与目标间的距离误差，使其距离误差保持在有效追踪阈值内，实现多个无人机协同目标追踪。

技术领域

本发明涉及无人机巡检及动态预测追踪技术领域，尤其涉及一种基于多无人机的油田动态侵入目标追踪系统与方法。

背景技术

随着国家经济与科技实力的发展，各行各业对于石油能源的需求愈发增多，社会逐步向信息化，数字化，智能化方向发展，石油行业也逐步走向信息化，数字化，智能化。随着石油行业的高速发展，对我国石油资源开发的安全性，稳定性，经济性都提出了更高的要求。

由于石油采集设备大多存在于野外，并且相对应的安全设施不全，传统的人工巡检需要花费大量的时间对油田中的情况进行检查，不仅耗时而且耗力；而半自动化巡检方式需要也需要定期对安装的设备进行检查，浪费时间的同时也需要庞大的费用。而且近年来不法盗取石油的现象屡禁不止，严重的还破坏采集或存储的设备，对石油工业的安全生产造成了极大的影响。因此传统的人工巡检和半自动巡检方式存在着很多的问题和缺陷。

近年来，无人机因其效率高，成本低，安全可靠等优点受到广泛关注，在军事和民事两个领域都得到了广泛应用。通常采用无人机对油田生产可能出现的紧急情况进行监控，如石油泄漏，生产设备故障等。而对于油田中的动态侵入目标的实时追踪检测技术还没有得到关注发展，由于油田通常位于地域辽阔的荒野地区，因此油井分布分散，导致侵入油田的动态目标轨迹随机性较大，这给目标实时追踪带来了很大的挑战。小型无人机由于其组织结构较小，承载力有限，往往无法安装稳定的传感器观测平台，通常直接将传感器以预设的安装角固定在机体上，同时由于无人机承载力受限也会导致无人机的续航时间受到限制，这种问题在使用单架无人机在连续时间内追踪动态目标时显得尤为突出。如果使用多架无人机协同追踪同一动态目标则可以通过无人机间的信息共享，分配各个无人机的追踪区域，从而提高目标追踪效率。因此，发明一种油田中多无人机分区域协同，连续时间内对油田中动态侵入目标进行多步轨迹预测，然后基于预测轨迹优化不同区域无人机协同目标追踪轨迹系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于多无人机的油田动态侵入目标追踪系统与方法。

本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种基于多无人机的油田动态侵入目标追踪系统，包括控制模块，监控模块，动态目标轨迹预测模块和多机协同目标追踪轨迹优化模块；

所述控制模块包括飞行高度探测模块、飞行姿态控制模块以及无线通讯模块；

所述飞行高度探测模块安装于无人机上，其输出端与飞行姿态控制模块相连接，用于实时飞行过程中的飞行高度检测与控制，以实现无人机始终处于固定安全飞行高度；所述飞行姿态控制模块其输出端与无线通讯模块输入端相连接，用于控制飞行过程中无人机自身的飞行姿态控制与飞行高度控制，以便于实现对油田工作区域内的巡检；所述无线通讯模块包括无线数据接收模块、无线数据发送模块以及无线数据通讯模块；所述无线数据接收模块用于接收各个区域内无人机所获取的目标状态数据，所述目标数据包括飞行姿态控制模块所输出的无人机姿态，飞行高度探测模块所输出的无人机飞行高度，无人机GPS和摄像头输出的数据；所述无线数据发送模块用于将接收到的目标状态数据传送到数据接收设备，并将接收到的无人机位置传输到其他无人机端；所述无线通讯模块，用于无人机之间的协同任务分配；

所述监控模块包括目标探测模块，无线数据通讯模块与数据存储模块；