江苏泽陆科技集团有限公司周磊获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏泽陆科技集团有限公司申请的专利无人机多传感器环境监测的实时反馈系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119023001B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411493516.4,技术领域涉及:G01D21/02;该发明授权无人机多传感器环境监测的实时反馈系统是由周磊;周泽陆;耿何宇;成小烽;刘文中;张剑南设计研发完成,并于2024-10-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本无人机多传感器环境监测的实时反馈系统在说明书摘要公布了:本发明公开了无人机多传感器环境监测的实时反馈系统,涉及无人机技术领域,该系统包括:无人机集群构建、多传感器数据融合模块、实时反馈与协同控制模块以及故障应对与自主调整模块,本发明通过无人机集群协同监测技术,显著提升了环境监测的广度和深度,在传统单一无人机监测模式下,监测范围和效率受限,难以全面覆盖大区域和快速响应突发环境事件,而本发明利用多架无人机组成的集群,实现了信息的实时共享与协同作业,大幅扩大了监测范围,以森林生态环境监测为例,无人机集群能够从多个维度、多个角度同时展开监测,不仅加快了数据收集速度,还通过不同无人机的专业传感器配置,实现了环境参数的全面采集与精准分析。
本发明授权无人机多传感器环境监测的实时反馈系统在权利要求书中公布了:1.无人机多传感器环境监测的实时反馈系统,其特征在于,该系统包括:无人机集群构建、多传感器数据融合模块、实时反馈与协同控制模块以及故障应对与自主调整模块: 所述无人机集群构建:由多架具备自主飞行能力的无人机构建而成,通过4G5G移动网络保持联系,实现信息共享与协同作业,每架无人机均配备了GPS定位系统、无线通信模块、电源管理系统、集群管理模块以及多种环境监测传感器,通过协同控制算法管理无人机集群的飞行路径规划,依据实时环境数据和具体任务需求调整飞行策略,还配备地面控制站作为指挥中心; 所述多传感器数据融合模块:无人机借助4G5G移动网络,将其所搭载的多传感器采集到的原始数据实时传送至数据处理中心,在数据处理中心,对多源数据进行预处理操作,包括数据清洗、去噪,并进行数据的对齐与关联,采用动态融合公式对处理后的多源数据进行融合,设对齐与关联的多源数据为,引入动态影响因子,以及可靠性系数,公式为:,并对融合后的数据进行质量评估,根据评估结果对融合算法进行参数调整与优化,并将融合后的数据以图表形式进行展示,并生成详细的监测报告; 所述实时反馈与协同控制模块:接收融合后的无人机与传感器实时数据,通过综合污染指数识别出污染源,一旦识别出异常情况,即刻触发应急响应机制,通过灾害影响因子计算受灾范围,模块内置的协同控制算法依据无人机性能、实时评估结果以及无人机当前性能,自动调整任务分配、规划飞行路径以及整飞行高度,在无人机执行指令的过程中,持续进行监控环境状态,动态调整协同控制策略,无人机持续收集数据和观测结果进行实时反馈,在任务完成后进行效果评估,并基于评估结果优化协同控制算法和应急响应机制; 所述实时反馈与协同控制模块通过综合污染指数识别出污染源,设从无人机和传感器收集到多种环境参数数据,包括污染物浓度C、风向W、风速V、温度T、湿度H,定义综合污染指数P的计算公式为:,其中,a、b、c、d是权重系数,是一个参考风向,当综合污染指数p超过预设的阈值时,触发污染源疑似判断,且,表示综合污染指数随时间呈上升趋势,确认存在污染源,通过污染贡献值确认污染源的位置,设无人机的位置坐标为,计算每个无人机位置处的污染贡献值F,计算公式为:,其中,为无人机i与其他无人机j之间的距离,对所有无人机的污染贡献值进行求和并进行归一化,公式为:,当S在某个区域的值明显高于其他区域时,判断该区域为污染源的位置; 所述实时反馈与协同控制模块根据无人机性能、实时评估结果和异常情况通过公式对无人机任务进行分配,设为分配给第i架无人机的任务量,为第i架无人机的性能综合指标,RL为实时评估结果综合指标,B为异常情况严重程度指标,设无人机性能综合指标,计算公式为:,其中,为第i架无人机的续航能力,为第i架无人机的传感器精度综合值,为第i架无人机的机动性指标,为相应的权重系数,设实时评估结果综合指标RL,计算公式为:,其中CL为环境复杂度,WL为气象条件影响因子,Tl为目标重要性,为权重系数,设异常情况严重程度指标B,计算公式为:,其中,FL为异常情况的规模,EL为异常情况的发展速度,为权重系数,设任务分配公式为:,其中,分配给第架无人机的任务量,代表单架无人机在整体监测任务中承担的具体工作量,k为调整系数,用于根据实际场景动态微调任务分配结果,第架无人机的性能综合指标,是无人机集群的性能综合指标总和,是实时评估结果综合指标,是实时评估结果综合指标总和,是异常情况严重程度指标,是异常情况严重程度指标总和,总任务量,代表整个监测任务的工作量基准; 所述实时反馈与协同控制模块根据无人机性能、实时评估结果和异常情况通过公式调整无人机集群的飞行路径,设无人机初始飞行路径向量为,调整后的飞行路径向量为,引入无人机性能综合指标,实时评估结果用综合评估值表示,异常情况用异常指标用表示,调整后的飞行路径向量的计算公式为:,其中,是一个根据实时评估结果确定的调整方向向量函数,用于在正常情况下根据无人机性能进行路径微调,是另一个根据实时评估结果确定的调整方向向量函数,专门用于在异常情况下进行路径调整,和是调整系数; 所述故障应对与自主调整模块:每个无人机单元均内置故障检测与诊断单元,能够实时监测各项关键参数,当确认无人机出现故障和电量不足时,会向实时反馈与协同控制模块发送紧急报告并触发应急响应程序,实时反馈与协同控制模块接收到报告后,评估飞行布局和任务执行情况,通过综合任务分配指标公式对无人机任务进行重新分配,设无人机集群中有n架无人机和m个监测任务,定义任务分配指标,它综合考虑多个因素来决定第i架无人机对第j个任务的适合程度,计算公式为:,其中,表示第i架无人机的飞行性能指标,表示第i架无人机到第j个任务点的距离,表示第i架无人机的剩余电量,表示第j个任务预计所需的飞行时间,表示第j个任务的优先级,表示第i架无人机执行第j个任务可能遇到的环境复杂程度,是权重系数,和是调节参数,根据计算结果进行任务分配,对于所有的,那么将第j个任务分配给第i架无人机。
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