一种基于多无人机协作的环境监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多无人机协作的环境监测系统，在该系统中，由无人机控制平台通过预先规划收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程最少的数据收集路线，同时，在无人机收集环境监测数据时，实时监测每个无人机的设备状态，并在有无人机无法执行下一个数据采集器的数据收集时，及时调整剩余无人机后续的数据收集路线，并保持整体的续航时间损失最小。因此，本发明专利技术能够在环境监测传感器的安装位置的环境复杂条件下，可靠地完成数据收集工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多无人机协作的环境监测系统


[0001]本专利技术涉及无人机技术与环境监测技术，尤其涉及一种基于多无人机协作的环境监测系统。

技术介绍

[0002]环境监测是通过对反映环境质量的指标进行监视和测定，以确定环境污染状况和环境质量的高低。而环境质量的指标的监测依赖于各种环境监测传感器与数据采集器，监测到相关的指标数据后，需要传输到环境监测后台进行分析处理；目前，主要是基于GPRS的远程数据传输技术来实现相关数据的传输，但该技术依赖于移动通信网络，难以在移动通信网络覆盖不足的特定区域实施，而这些特定区域往往都比较偏远，人工到现场下载数据难度较高且效率非常低。
[0003]随着无人机技术的发展，无人机已广泛地应用于测绘、农业植保等领域，通过无人机与环境监测传感器进行近距离无线通信，实现环境监测指标数据的收集，是解决在移动通信网络覆盖不足的特定区域，需要人工到现场下载数据这一难题的重要解决方式之一；不过无人机受限于续航时间，单无人机收集环境监测指标数据效率低下，需通过多无人机共同协作的方式来提高收集效率，但是由于环境监测传感器的安装位置的环境复杂，无人机在收集环境监测数据时需要保持悬停状态，同时无人机与不同位置的数据采集器的无线通信是变化的，给无人机控制平台对无人机的收集路线规划与调度带来了难题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于：提供一种基于多无人机协作的环境监测系统，通过预先规划收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程最少的数据收集路线，同时，在无人机收集环境监测数据时，实时监测每个无人机的设备状态，并在有无人机无法执行下一个数据采集器的数据收集时，及时调整剩余无人机后续的数据收集路线，并保持整体的续航时间损失最小。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种基于多无人机协作的环境监测系统，其包括：无人机控制平台、若干架安装有无线接收器的无人机；其中，
[0007]无人机控制平台获取拟进行环境监测数据收集的区域内数据采集器的位置分布信息和无人机的起飞位置，并以每个无人机到达其第一个收集的数据采集器的位置后，收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程最少为目标，设定每个无人机第一个收集的数据采集器以及每个无人机的数据收集路线；
[0008]而且，当每个无人机收集完一个数据采集器传输的环境监测数据时，将其当前的设备状态发送给无人机控制平台；无人机控制平台根据每个无人机的设备状态，判断其是否满足收集完下一个数据采集器的环境监测数据的最低续航要求，若满足，则继续按照设定的数据收集路线，执行下一个数据采集器的环境监测数据收集；若不满足，则控制相应的
无人机返航至降落位置，并根据剩余各个无人机的设备状态及未收集的环境监测数据的数据采集器的位置分布信息，以无人机总体续航时间损失最小为目标，重新设定每个无人机后续的数据收集路线。
[0009]根据一种具体实施方式，本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统中，无人机根据无人机控制平台设定的数据收集路线并到达相应数据采集器的位置，检测其无线接收器接收数据采集器的无线信号的RSSI值是否达到数据传输要求，若满足，则进行悬停并接收数据采集器传输的环境监测数据；否则，重新调整位置，直至无线信号的RSSI值达到数据传输要求为止。
[0010]根据一种具体实施方式，本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统中，无人机控制平台获取所有无人机到达其第一个收集的数据采集器的位置时的时间点，并根据无人机到达其第一个收集的数据采集器的位置时的最早的时间点，确定每个无人机收集数据采集器的环境监测数据的数据范围为上次收集环境监测数据的时间点至最早的时间点之间的环境监测数据。
[0011]根据一种具体实施方式，本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统中，无人机控制平台根据每个无人机的设备状态，判断其是否满足收集完下一个数据采集器的环境监测数据的最低续航要求的方式为：
[0012]通过将无人机由当前收集环境监测数据的数据采集器飞行至下一个收集环境监测数据的数据采集器的里程，无人机由下一个收集环境监测数据的数据采集器飞行至降落位置的里程，以及当前所有无人机收集完一个数据采集器的环境监测数据的平均消耗里程相加，得到无人机收集完下一个数据采集器的环境监测数据的最低消耗里程；
[0013]根据无人机的设备状态所指示的续航里程，判断续航里程是否超过最低消耗里程的一定比例，而确定无人机是否满足收集完下一个数据采集器的环境监测数据的最低续航要求。
[0014]根据一种具体实施方式，本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统中，将拟进行环境监测数据收集的区域内每N个数据采集器分别作为N个无人机第一个收集的数据采集器，并利用Floyd算法分别计算每N个数据采集器对应收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程，将所用总里程最少的N个数据采集器设置为N个无人机最终第一个收集的数据采集器，并将Floyd算法规划的路线作为N个无人机的数据收集路线。
[0015]如此，本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统，通过预先规划收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程最少的数据收集路线，同时，在无人机收集环境监测数据时，实时监测每个无人机的设备状态，并在有无人机无法执行下一个数据采集器的数据收集时，及时调整剩余无人机后续的数据收集路线，并保持整体的续航时间损失最小。
附图说明
[0016]图1为本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统的工作状态示意图；
[0017]图2为本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统的控制流程示意图。
具体实施方式
[0018]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0019]如图1和图2所示，本专利技术基于多无人机协作的环境监测系统，其包括：无人机控制平台100、若干架安装有无线接收器的无人机200；其中，无人机控制平台与无人机之间通过无线电频段进行通信，实现无人机设备状态的上传以及无人机控制平台的控制指令的下发。
[0020]无人机控制平台100获取拟进行环境监测数据收集的区域内数据采集器300的位置分布信息和无人机200的起飞位置，并以每个无人机到达其第一个收集的数据采集器的位置后，收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程最少为目标，设定每个无人机第一个收集的数据采集器以及每个无人机的数据收集路线；
[0021]而且，当每个无人机收集完一个数据采集器传输的环境监测数据时，将其当前的设备状态发送给无人机控制平台；无人机控制平台根据每个无人机的设备状态，判断其是否满足收集完下一个数据采集器的环境监测数据的最低续航要求，若满足，则继续按照设定的数据收集路线，执行下一个数据采集器的环境监测数据收集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多无人机协作的环境监测系统，其特征在于，包括：无人机控制平台、若干架安装有无线接收器的无人机；其中，无人机控制平台获取拟进行环境监测数据收集的区域内数据采集器的位置分布信息和无人机的起飞位置，并以每个无人机到达其第一个收集的数据采集器的位置后，收集完所有数据采集器的环境监测数据所用总里程最少为目标，设定每个无人机第一个收集的数据采集器以及每个无人机的数据收集路线；而且，当每个无人机收集完一个数据采集器传输的环境监测数据时，将其当前的设备状态发送给无人机控制平台；无人机控制平台根据每个无人机的设备状态，判断其是否满足收集完下一个数据采集器的环境监测数据的最低续航要求，若满足，则继续按照设定的数据收集路线，执行下一个数据采集器的环境监测数据收集；若不满足，则控制相应的无人机返航至降落位置，并根据剩余各个无人机的设备状态及未收集的环境监测数据的数据采集器的位置分布信息，以无人机总体续航时间损失最小为目标，重新设定每个无人机后续的数据收集路线。2.如权利要求1所述一种基于多无人机协作的环境监测系统，其特征在于，无人机根据无人机控制平台设定的数据收集路线并到达相应数据采集器的位置，检测其无线接收器接收数据采集器的无线信号的RSSI值是否达到数据传输要求，若满足，则进行悬停并接收数据采集器传输的环境监测数据；否则，重新调整位置，直至无线信号的RSSI值达到数据传输要求为止。3.如权利要求2所述一种基于多无人机协作的环境监测系统，其特征在于，无人机控制平台获...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怡，梁洁，韩立，
申请(专利权)人：四川水利职业技术学院，
类型：发明
国别省市：