水面溢油跟踪方法、水面溢油跟踪装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术适用于溢油监测技术领域，提供了一种水面溢油跟踪方法、水面溢油跟踪装置、电子设备及计算机可读存储介质，所述水面溢油跟踪方法包括：获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息；基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数；基于所述水面的溢油扩散对流参数，以及，所述两艘以上无人船中各艘无人船所在的位置信息，确定所述各艘无人船的速度矢量；基于所述各艘无人船的速度矢量，控制所述各艘无人船协同跟踪所述水面上的溢油锋线。本发明专利技术能够提高监测跟踪水面溢油的准确性和效率。

Oil spill tracking method, oil spill tracking device and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
水面溢油跟踪方法、水面溢油跟踪装置及电子设备
本专利技术属于溢油监测
，尤其涉及一种水面溢油跟踪方法、水面溢油跟踪装置、电子设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
目前，无人船(UnmannedSurfaceVessel，简称USV)是一种无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。当前，对于无人船的研究十分活跃并被日益运用到广泛的领域中。目前，在石油勘探、开发、炼制及运储过程中，由于意外事故或操作失误，可能会造成原油或油品从作业现场或者储器中外泄，原油或油品流向水面，会在水面上形成薄厚不等的油膜，这一现象称为溢油。溢油事故会造成严重的环境污染并危及水中的生物，对水面溢油的监测和跟踪能够及时获知溢油影响区域和污染程度，对于控制溢油面的扩大以及清除溢油具有重要的意义。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：一方面，对于无人船的控制难以得到准确的模型参数，存在模型误差，准确性不高；另一方面，现有的溢油监测多采用单无人船跟踪，单无人船跟踪溢油面的效率不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种水面溢油跟踪方法、水面溢油跟踪装置、电子设备及计算机可读存储介质，通过两个以上的无人船协同跟踪水面的溢油锋线，能够提高监测跟踪水面溢油的准确性和效率。本专利技术的第一方面提供了一种水面溢油跟踪方法，所述水面溢油跟踪方法包括：获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，其中，所述溢油信息包括溢油浓度、溢油浓度的梯度和溢油浓度的散度；基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述溢油扩散对流参数包括扩散系数和对流速度；基于所述水面的溢油扩散对流参数，以及，所述两艘以上无人船中各艘无人船所在的位置信息，确定所述各艘无人船的速度矢量；基于所述各艘无人船的速度矢量，控制所述各艘无人船协同跟踪所述水面上的溢油锋线。本专利技术的第二方面提供了一种水面溢油跟踪装置，所述水面溢油跟踪装置包括：获取单元，用于获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，其中，所述溢油信息包括溢油浓度、溢油浓度的梯度和溢油浓度的散度；计算单元，用于基于所述获取单元获取的所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述溢油扩散对流参数包括扩散系数和对流速度；速度确定单元，用于基于所述计算单元计算得到的所述水面的溢油扩散对流参数，以及，所述两艘以上无人船中各艘无人船所在的位置信息，确定所述各艘无人船的速度矢量；控制单元，用于基于所述速度确定单元确定的各艘无人船的速度矢量，控制所述各艘无人船协同跟踪所述水面上的溢油锋线。本专利技术的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如任一项所述水面溢油跟踪方法的步骤。本专利技术的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如任一项所述水面溢油跟踪方法的步骤。本专利技术与现有技术相比存在的有益效果是：通过获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息；基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数；基于所述水面的溢油扩散对流参数，以及，所述两艘以上无人船中各艘无人船所在的位置信息，确定所述各艘无人船的速度矢量；基于所述各艘无人船的速度矢量，控制所述各艘无人船协同跟踪所述水面上的溢油锋线；实现了两个以上的无人船对水面的溢油锋线的协同跟踪，解决了单无人船监测水面溢油存在误差，不够准确和效率不高的问题，提高了监测跟踪水面溢油的准确性和效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的水面溢油跟踪方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例提供的水面溢油跟踪装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的电子设备的示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1示出了本专利技术实施例提供的水面溢油跟踪方法的实现流程图，详述如下：步骤101、获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息；溢油事故发生后，发生溢油事故的水面上漂浮有扩散的油膜，将两艘以上的无人船投放于发生溢油事故的水面，各无人船通过预先配置的传感器实时采集所述水面上的溢油信息，其中，所述溢油信息包括溢油浓度、溢油浓度的梯度和溢油浓度的散度。在本专利技术实施例中，获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，以基于所述两艘以上无人船采集到的溢油信息计算溢油水面的溢油扩散对流参数。步骤102、基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数。在本专利技术实施例中，预先建立水面上的溢油扩散对流模型，所述溢油扩散对流模型可表示为其中，所述为溢油浓度，所述为溢油浓度的梯度，所述为溢油浓度的散度，所述k为未知的扩散系数，所述v为未知的对流速度(也即流场速度矢量)，所述vT表示所述v的转置矩阵。需要说明的是，对应于无人船i，上述溢油扩散对流模型的各参数相应的可写为分布式参数，例如，ci，ki和vi等。在本专利技术实施例中，基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，以及，预设的溢油扩散对流模型，可以计算得到所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述溢油扩散对流参数包括扩散系数和对流速度。作为一可选实施例，在步骤102中，所述协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，包括：根据预设的第一公式，计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述第一公式为：其中，i＝1,2,…,n，所述n表示无人船的数量，对应于无人船i，所述ci表示溢油浓度的实测值，所述表示溢油浓度的梯度，所述表示表示溢油浓度的散度，所述表示溢油浓度的计算值，所述表示扩散系数的计算值，所述表示对流速度的计算值，所述表示溢油浓度的一阶导数，所述表示对流速度的一阶导数，所述表示扩散系数的一阶导数，所述α1，α2和α3均大于0。本实施例中，只利用无人船i的自身信息计算所述水面的溢油扩散对流参数，需要说明的是，计算得到的所述水面的溢油扩散对流参数为估计值。作为另一可选实施例，在步骤102中，所述协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，包括：根据预设的第二公式，计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述第二公式为：其中，i＝1,2,…,n，所述n表示无人船的数量，对应于无人船i，所述ci表示溢油浓度的实测值，所述表示溢油浓度的梯度，所述表示表示溢油浓度的散度，所述表示溢油浓度的计算值，所述表示扩散系数的计算值，所述表示对流速度的计算值，所述表示溢油浓度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水面溢油跟踪方法，其特征在于，所述水面溢油跟踪方法包括：获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，其中，所述溢油信息包括溢油浓度、溢油浓度的梯度和溢油浓度的散度；基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述溢油扩散对流参数包括扩散系数和对流速度；基于所述水面的溢油扩散对流参数，以及，所述两艘以上无人船中各艘无人船所在的位置信息，确定所述各艘无人船的速度矢量；基于所述各艘无人船的速度矢量，控制所述各艘无人船协同跟踪所述水面上的溢油锋线。

【技术特征摘要】
1.一种水面溢油跟踪方法，其特征在于，所述水面溢油跟踪方法包括：获取两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，其中，所述溢油信息包括溢油浓度、溢油浓度的梯度和溢油浓度的散度；基于所述两艘以上无人船采集到的同一水面的溢油信息，协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述溢油扩散对流参数包括扩散系数和对流速度；基于所述水面的溢油扩散对流参数，以及，所述两艘以上无人船中各艘无人船所在的位置信息，确定所述各艘无人船的速度矢量；基于所述各艘无人船的速度矢量，控制所述各艘无人船协同跟踪所述水面上的溢油锋线。2.根据权利要求1所述的水面溢油跟踪方法，其特征在于，所述协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，包括：根据预设的第一公式，计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述第一公式为：其中，i＝1,2,…,n，所述n表示无人船的数量，对于无人船i，所述ci表示溢油浓度的实测值，所述表示溢油浓度的梯度，所述表示溢油浓度的散度，所述表示溢油浓度的计算值，所述表示扩散系数的计算值，所述表示对流速度的计算值，所述表示溢油浓度的一阶导数，所述表示对流速度的一阶导数，所述表示扩散系数的一阶导数，所述α1，α2和α3均大于0。3.根据权利要求1所述的水面溢油跟踪方法，其特征在于，所述协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，包括：根据预设的第二公式，计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述第二公式为：其中，i＝1,2,…,n，所述n表示无人船的数量，对应于无人船i，所述ci表示溢油浓度的实测值，所述表示溢油浓度的梯度，所述表示表示溢油浓度的散度，所述表示溢油浓度的计算值，所述表示扩散系数的计算值，所述表示对流速度的计算值，所述表示溢油浓度的一阶导数，所述表示对流速度的一阶导数，所述表示扩散系数的一阶导数，所述α1，α2和α3均大于0，所述表示无人船j得到的对流速度的计算值，所述表示无人船j得到的扩散系数的计算值。4.根据权利要求1所述的水面溢油跟踪方法，其特征在于，所述协同计算所述水面的溢油扩散对流参数，包括：根据预设的第三公式，计算所述水面的溢油扩散对流参数，其中，所述第三公式为：其中，i＝1,2,…,n，所述n表示无人船的数量，对应于无人船i，所述ci表示溢油浓度的实测值，所述表示溢油浓度的梯度，所述表示表示溢油浓度的散度，所述表示溢油浓度的计算值，所述表示扩散系数的计算值，所述表示对流速度的计算值，所述表示溢油浓度的一阶导数，所述表示对流速度的一阶导数，所述表示扩散系数的一阶导数，所述α1，α2，α3，α4和α5均大于0，所述表示无人船j得到的对流速度的计算值，所述表示无人船j得到的扩散系数的计算值，所述表示所在的有界集合上的投影，所述表示所在的有界集合上的投影。5.根据权利要求1至4任一项所述的水面溢油跟踪方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜向远，李帅，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44