无人机与无人船协同进行水域清理方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种无人机与无人船协同进行水域清理的方法，包括下列步骤：将目标清理水域划分为预设大小的若干子区域，无人机遍历各子区域内的水面图像；获取垃圾所在子区域的位置信息及垃圾所在子区域波浪信息；根据垃圾位置信息及波浪信息获取垃圾移动路径；根据无人船位置信息及波浪信息获取无人船运动路径，获取无人船与垃圾相交的子区域，无人船按无人船运动路径运动至该相交的子区域，并在该子区域进行清理作业，通过如此步骤，可以使得无人船在最短的时间内赶到垃圾漂流的位置，对垃圾进行处理，从而避免无用功和节约无人船的电力，同时，本发明专利技术还提供应用该方法的无人机与无人船协同作业系统。机与无人船协同作业系统。机与无人船协同作业系统。

【技术实现步骤摘要】
无人机与无人船协同进行水域清理方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种水域清理方法，特别涉及无人机与无人船协同进行水域清理方法及系统。

技术介绍

[0002]城市河道和湖泊水域面积大，漂浮在水面的垃圾和蓝藻等对生态环境影响大且清理困难。针对水面垃圾的清理，成为水环境治理的重要环节，每年都要投入大量人力物力定期清理，工作效率较低，且水面上的人工作业还存在安全性等问题，并非城市河道和湖泊垃圾清理的最佳选择。
[0003]相比人工作业，无人船可以实现全天候、自主化作业，同时可以在一些人工难以到达的危险区域进行作业，有效的提升清洁效率，在单独使用无人船的情况下，尽管无人船可以进行全水域的无差异化遍历清扫，但由于无人船的供能续航能力有限，在工作一段时间后就必须返航充电，导致无法在既定时间定完成较大水域面积的垃圾清扫，或者需要投入更多数量的无人船以完成大水域面积的清扫任务，又或者也有一些专利技术采用了无人机和无人船联动的方式，比如，专利文献号为CN112278170A，名称为：一种无人机与无人船协同的水域清理方法及系统的专利文献提出，通过无人机侦测垃圾所在位置，将垃圾的位置信息发送给无人船后，无人船前往指定位置进行清理，可以提升清洁效率，但是这种情形通常仅适用于相对较小的河道湖泊水体，在较大的河道、湖泊，如太湖、东湖、沙湖等水体，这些水体水面大，时刻受到风力、波浪等因素影响，在无人机发现垃圾到无人船到达预定位置，这中间的间隔时间内水面漂浮的垃圾发生较大的位置变化，当无人船到达预定位置时，垃圾已漂浮至其他位置，从而导致无人船清洁作业失败，需要重新寻找定位垃圾位置方能开展清洁作业。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种无人机与无人船协同进行水域清理方法以解决上述技术问题。
[0005]一种无人机与无人船协同进行水域清理的方法，包括下列步骤：
[0006]将目标清理水域划分为预设大小的若干子区域，无人机遍历各子区域内的水面图像；
[0007]获取垃圾所在子区域的位置信息及垃圾所在子区域波浪信息；
[0008]根据垃圾位置信息及波浪信息获取垃圾移动路径；
[0009]根据无人船位置信息及波浪信息获取无人船运动路径，获取无人船与垃圾相交的子区域，无人船按无人船运动路径运动至该相交的子区域，并在该子区域进行清理作业。
[0010]其中，在无人机遍历各子区域内的水面图像之前，无人船遍历各子区域，并获取各子区域的水深信息，定义垃圾所在子区域为第一子区域，无人船与垃圾相交的子区域为第二子区域，垃圾移动路径为第一路径，无人船运动路径为第二路径，所述的波浪信息包括波
速信息，并按下列步骤获取波速信息：
[0011]获取第一子区域水面图像；
[0012]预处理图像增强水面纹理；
[0013]对图像执行Radon变换；
[0014]提取波长参数；
[0015]根据波长参数及下式获取波速信息：C＝√(gL/2πtanh 2πh/L)(式中，C为波速，h为水深，L为波长)。
[0016]其中，若，无人船在第二子区域内未能清理到垃圾，则无人船对第二子区域周边的8个子区域进行清理。
[0017]其中，在无人船对第二子区域周边8个子区域进行清理时，先对第二子区域下游方向的三个子区域进行清理。
[0018]其中，当在目标清理水域周边设置有多个无人船时，分别根据各无人船位置信息及波浪信息获取各无人船运动路径及各无人船到达相交子区域的时间，控制系统向用时最短的无人船指派作业任务。
[0019]其中，无人机获取第一子区域的图像信息后，将图像信息发送至控制系统，由控制系统的清理程序对图像信息进行分析，获取垃圾信息及波浪信息，并向无人船发送控制信息，无人船根据控制信息沿第二路径运动至第二子区域，并在第二子区域进行清理作业。
[0020]其中，无人机在获取具有垃圾的第一子区域后，继续沿预定的路径对各子区域进行遍历，并获取下一个含有垃圾的子区域，无人船在对第二子区域清理完成后，控制系统控制无人船运动至下一个第二子区域进行清理作业。
[0021]其中，所述的无人船具有第一速度及第二速度，无人船以第一速度沿第二路径运动，并以第二速度在第二子区域进行清理作业，第一速度大于第二速度。
[0022]其中，根据二维平面相交算法获取无人船与垃圾相交的子区域。
[0023]一种无人机与无人船协同进行水域清理的系统，所述的协同作业系统包括，控制系统及无人机、无人船，所述的协同作业系统按下列步骤进行作业：
[0024]将目标清理水域划分为预设大小的若干子区域，无人机遍历各子区域内的水面图像；
[0025]获取垃圾所在子区域的位置信息及垃圾所在子区域波浪信息；
[0026]根据垃圾位置信息及波浪信息获取垃圾移动路径；
[0027]根据无人船位置信息及波浪信息获取无人船运动路径，获取无人船与垃圾相交的子区域，无人船按无人船运动路径运动至该相交的子区域，并在该子区域进行清理作业。
[0028]有益效果：本专利技术实施例提供一种无人机与无人船协同进行水域清理的方法，包括下列步骤：将目标清理水域划分为预设大小的若干子区域，无人机遍历各子区域内的水面图像；获取垃圾所在子区域的位置信息及垃圾所在子区域波浪信息；根据垃圾位置信息及波浪信息获取垃圾移动路径；根据无人船位置信息及波浪信息获取无人船运动路径，获取无人船与垃圾相交的子区域，无人船按无人船运动路径运动至该相交的子区域，并在该子区域进行清理作业，通过如此步骤，可以使得无人船在最短的时间内赶到垃圾漂流的位置，对垃圾进行处理，从而避免无用功和节约无人船的电力，同时，本专利技术还提供应用该方法的无人机与无人船协同进行水域清理的系统。
附图说明
[0029]图1本专利技术实施例的无人机与无人船协同进行水域清理的系统组成示意图；
[0030]图2本专利技术实施例的无人机与无人船协同进行水域清理示意图；
[0031]图3无人机与无人船协同进行水域清理流程示意图；
[0032]图示元件说明：
[0033]控制系统10；处理器101；操作系统102；存储模块103；清理程序104；第一通信模块105；无人机20；第一驱动模块201；第二通信模块202；图像模块203；无人船30,31；第二驱动模块301；第三通信模块302；作业模块303；第一子区域401；第二子区域402；第一路径501；第二路径502；垃圾50。
具体实施方式
[0034]请结合参考图1，图1示出了本专利技术的无人机20与无人船30协同进行水域清理的系统，该系统包括控制系统10及与控制系统10通信连接的无人机20、无人船30，通常的，所述的控制系统10被设置在岸基上，也被称为岸基控制系统，所述的控制系统10包括处理器101、操作系统102、存储模块103、第一通信模块105以及用于控制无人机20或无人船30进行清理作业的清理程序104，可以理解的，所述的控制系统10还可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机与无人船协同进行水域清理的方法，其特征在于，包括下列步骤：将目标清理水域划分为预设大小的若干子区域，无人机遍历各子区域内的水面图像；获取垃圾所在子区域的位置信息及垃圾所在子区域波浪信息；根据垃圾位置信息及波浪信息获取垃圾移动路径；根据无人船位置信息及波浪信息获取无人船运动路径，获取无人船与垃圾相交的子区域，无人船按无人船运动路径运动至该相交的子区域，并在该子区域进行清理作业。2.如权利要求1所述的无人机与无人船协同进行水域清理的方法，其特征在于，在无人机遍历各子区域内的水面图像之前，无人船遍历各子区域，并获取各子区域的水深信息，定义垃圾所在子区域为第一子区域，无人船与垃圾相交的子区域为第二子区域，垃圾移动路径为第一路径，无人船运动路径为第二路径，所述的波浪信息包括波速信息，并按下列步骤获取波速信息：获取第一子区域水面图像；预处理图像增强水面纹理；对图像执行Radon变换；提取波长参数；根据波长参数及下式获取波速信息：(式中，C为波速，h为水深，L为波长)。3.如权利要求2所述的无人机与无人船协同进行水域清理的方法，其特征在于，若，无人船在第二子区域内未能清理到垃圾，则无人船对第二子区域周边的8个子区域进行清理。4.如权利要求3所述的无人机与无人船协同进行水域清理的方法，其特征在于，在无人船对第二子区域周边8个子区域进行清理时，先对第二子区域下游方向的三个子区域进行清理。5.如权利要求2所述的无人机与无人船协同进行水域清理的方法，其特征在于，当在目标清理水域周边设置有多个无人船时，分别根据各无人船位置信息及波浪信息获取各无人船运动路径及各无人船到达相交子区域的时间，控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗健，聂义城，李娟，
申请(专利权)人：小虎鲸武汉智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：