[发明专利]一种无人机与无人船协同的水域清理方法及系统

说明书

本发明涉及一种无人机与无人船协同的水域清理方法及系统，通过将需要清理的水域分为若干子区域，并通过无人机采集图像获得子区域内的垃圾分布信息，并分配给不同的无人船对已获取垃圾分布信息的子区域进行清理，直至所有子区域清理完成，解决了现有技术中存在的无人机与无人船协同效率不高的技术问题，达到了提高无人机与无人船协同下的水域清理速度的效果。

技术领域

本发明涉及水域清理技术领域，特别涉及一种无人机与无人船协同的水域清理方法及系统。

背景技术

近年来，随着智能设备技术的不断进步与成熟，利用无人设备协助人工甚至代替人工执行重复繁重的工作变得可行。尤其对于水上任务，使用无人设备代替人工，可以很好的避免工作人员因水况的不稳定而面临危险的情况，在解放人力的同时，保证了人的安全。

无人船在执行水上作业，尤其是执行水域垃圾清理任务方面，有很大优势。以东方水利公司研发的清污无人船举例，该无人船可以用来打捞海洋、湖泊、池塘的水面漂浮物等固体垃圾。该船会在船身安装一个智能监控设备，用于识别规划路径；另外，在船身前安装两个扇轮将船身前方固定区域的垃圾聚集到链轮网，通过链轮网将垃圾卷进舱内。一方面，无人船的应用解放了大量人力，并极大程度上保障了人的人身安全；但另一方面，无人船执行清理任务时，由于视野受限，往往需要对整个水域进行全覆盖来确定垃圾的位置，也即需要完成至少一次完全遍历。对于水域面积较大，或者垃圾分布区域相对集中的情况来说，由船来遍历整个水域，无疑会产生较大的时间成本，同时造成了资源的浪费。

而利用无人机直接拾取水面的悬浮垃圾来进行水域清理则是另一种思路。无人机具有较大的全局视野优势，单位时间内可覆盖的区域面积远大于无人船；但由于普通无人机普遍灵活小巧，往往单次飞行只能拾取一个目标物体且续航时间短，若单独执行清理任务，则需要多次返回固定起降地放置拾取到的悬浮物或者更换电池，会使得无人机电池能量大多被耗费在垃圾与起降点的往返途中，同样会造成资源的极大浪费。

由上可知，无人机与无人船在执行水域清理任务时各有其优势，因此出现了第三种清理方案：无人机无人船协同清理。此方案利用无人机执行覆盖任务，收集水面图像，回传给无人船；无人船对图像进行分析确定垃圾所在区域，生成前往各垃圾节点的最佳路径，执行清理任务。该方案虽然一定程度上提高了清理效率，但也存在一定的缺陷。首先，在无人机执行覆盖任务的过程中，无人船将始终处于等待状态；而当无人船执行清理任务时，无人机受制于通信距离和自身电量，也需要等待无人船任务完成；其次目前民用无人机单次可飞行距离大概在10公里左右，若采用无人机定点起降方案，仍需要频繁返回无人船以便更换电池。以上两点使得无人机无人船的协同效率并不高。

发明内容

本发明提供一种无人机与无人船协同的水域清理方法及系统，以解决现有技术中存在的无人机与无人船在水域清理时协同效率不高的技术问题。

本发明解决上述技术问题，本发明提出一种无人机与无人船协同的水域清理方法，所述无人机与无人船协同的水域清理方法包括以下步骤：

将目标清理水域划分为预设大小的规则子区域，控制所述无人机遍历目标子区域内的水面图像，当所述无人机遍历完成后，控制所述无人机遍历下一目标子区域，并根据遍历完成的全部水面图像生成子区域垃圾分布信息；

将所述子区域垃圾分布信息同步至所有无人船后，向距离所述目标子区域最近且没有清理任务的无人船下发目标子区域的清理任务；

在所述无人机遍历全部子区域后，控制所述无人机降落至距离所述无人机最近的无人船，并在全部子区域清理任务完成后，控制所有无人船前往预设地点，水域清理完成。

优选地，将目标清理水域划分为预设大小的规则子区域，控制所述无人机遍历目标子区域内的水面图像，当所述无人机遍历完成后，控制所述无人机遍历下一目标子区域，并对遍历完成的全部水面图像生成子区域垃圾分布信息的步骤具体包括：

将目标清理水域划分为预设大小的规则子区域；