[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于LS‑SVM控制的风抗无人机追溯突发气体污染源方法，其特征是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点距离和该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；(3)控制无人机按照倾斜漏斗形飞行轨迹E→A→B→D→C→E飞行，依次测量A点、B点、D点、C点污染气体浓度，无人机完成一次倾斜漏斗形飞行之后，悬停于E点处；(4)比较四个顶点污染气体浓度，确定污染气体最高点，将该最高点浓度与记录的最高点浓度进行比较，若该最高点浓度大于或等于记录的最高点浓度则将该最高点浓度记录为新的最高点浓度并进行步骤(5)，若该最高点浓度低于记录的最高点浓度则进行步骤(6)；(5)以从E点到污染气体浓度最高点的方向为下一次飞行方向，飞行AC长度距离，到达新的E点，记录新E点位置，通过将原顶点A点、B点、D点、C点在本次飞行方向上平移长度AC确定新的顶点A点、B点、D点、C点，重复步骤(3)至(4)；(6)使无人机返回记录的E点，检查θ是否小于预设角度，若否，减小飞行平面与水平面的夹角θ，根据AB点距离和飞行平面与水平面的夹角确定新的顶点A点、B点、D点、C点，重复步骤(3)至(4)；若θ小于预设角度，进入步骤(7)；(7)以从E点到污染气体浓度最高点为下一次飞行方向，飞行AC长度距离，到达新的E点，记录新E点位置，通过将原顶点A点、B点、D点、C点在本次飞行方向上平移长度AC确定新的顶点A点、B点、D点、C点；(8)控制无人机按照轨迹E→A→B→D→C→E飞行，依次测量A点、B点、D点、C点污染气体浓度，无人机完成一次倾斜漏斗形飞行之后，悬停于E点处；(9)比较四个顶点污染气体浓度，确定污染气体最高点，将该最高点浓度与记录的最高点浓度进行比较，若该最高点浓度大于或等于记录的最高点浓度则将该最高点浓度记录为新的最高点浓度并进行步骤(7)，若该最高点浓度低于记录的最高点浓度则进行步骤(10)；(10)使无人机返回记录的E点，检查AB是否小于预设长度，若否，将AB距离缩短，根据AB点距离和飞行平面与水平面的夹角确定新的顶点A点、B点、D点、C点，重复步骤(8)至(9)；若AB小于预设长度，进入步骤(11)；(11)使无人机悬停，对污染源拍照和采样，将获得的数据信息传回地面指挥中心；(12)在预定时间后将无人机悬停点作为E点，重新定义θ与AB，进入步骤(2)；在以上所有步骤中，采用最小二乘支持向量机LS‑SVM对无人机进行轨迹跟踪控制。