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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院申请的专利一种适用于河湖水体多场扫描感知的无人船监测系统及方法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：CN119880042B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12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：202510186567.0，技术领域涉及：G01D21/02；该发明授权一种适用于河湖水体多场扫描感知的无人船监测系统及方法是由陈学凯;董飞;彭文启;刘晓波;吴文强;王威浩;张剑楠;薛登辉;司源;张永生;白冰;刘泽甫;刘来;王荣焕设计研发完成，并于2025-02-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种适用于河湖水体多场扫描感知的无人船监测系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种适用于河湖水体多场扫描感知的无人船监测系统及方法，所述系统包括上位机、无人船以及由无人船搭载的下位机与各功能模块；上位机通过下位机控制无人船巡航并进行数据和水样的采集；下位机用于与上位机进行数据交互，接受上位机下发的指令控制无人船及各功能模块，并将各功能模块感知的各类数据反馈至上位机；各功能模块包括定位模块、无线通讯模块、数据存储模块、水样采集模块、环境监测模块、动力驱动模块、避障模块、预警指示模块以及电源模块。本发明所述系统及方法能够进行河湖水体多要素自动化感知，完成无人船对河湖水体的全场遍历高效准确监测，实现在多因素扰动下河湖水体点状数据向面状数据的科学插值。

本发明授权一种适用于河湖水体多场扫描感知的无人船监测系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种适用于河湖水体多场扫描感知的无人船监测方法，所述方法基于无人船监测系统，其特征在于，所述系统包括上位机、无人船以及由无人船搭载的下位机与各功能模块；所述上位机通过下位机控制无人船巡航并进行数据和水样的采集；所述下位机用于与上位机进行数据交互，接受上位机下发的指令控制无人船及各功能模块，并将各功能模块感知的各类数据反馈至上位机；所述各功能模块包括定位模块、无线通讯模块、数据存储模块、水样采集模块、环境监测模块、动力驱动模块、避障模块、预警指示模块以及电源模块；所述无线通讯模块用于提供无线通讯数据传输功能；所述定位模块用于实时定位无人船位置；所述数据存储模块用于实时接收并存储数据；所述水样采集模块用于采集不同监测点位的水样；所述环境监测模块用于监测不同水深的环境要素数据；所述动力驱动模块用于为无人船运行提供动力；所述避障模块用于监测无人船运行前方是否存在障碍物；所述预警指示模块用于在光线不利或者实际需求情况下，指示无人船所在位置；所述电源模块用于为无人船及其他功能模块供电； 所述方法包括以下步骤： 步骤1、将无人船放置待监测水体岸边，调试无人船、下位机以及各功能模块，确保无人船能够正常运行； 步骤2、打开上位机，下放无人船至待监测水体中，上位机在电子地图上根据待监测水体范围划分水体网格，根据内置的无人船路径规划算法，设定无人船运行路径使其遍历整个待监测水体，无人船沿着设定的运行路径巡航； 所述无人船路径规划算法为流速自适应动态窗口规划算法即FADWP算法，具体为： 设无人船在河湖区域网格R内进行遍历，R包含一系列的网格单元，每个单元具有流速向量vi,j和障碍物标志oi,j，FADWP算法是以河湖水体网格、起点、目标点为自变量，路径规划结果和路径代价函数为因变量的非线性函数关系表达式： FADWPR,S,G＝{P,C}1 其中：R为河湖区域网格；S为起始点；G为目标点；P为规划路径结果；C为路径代价函数； 算法实现的步骤为： ①算法初始化，无人船从起始点S开始，初始化路径P＝{S}和代价C＝0； ②定义综合代价函数C，C综合考虑无人船路径长度、水体网格遍历时间、障碍物规避和流速影响，其表达式为： CP＝w1*LP+w2*TP+w3*OP+w4*VP2 式中：CP为某一种路径规划结果的代表函数值；LP为路径长度；TP为预计遍历时间；OP为障碍物规避代价；VP为流速影响代价，其计算公式如式3所示；w1,w2,w3,w4为权重系数； VP考虑了每个河湖水体网格单元中流速对路径规划的影响，考虑感知的流速方向与船行进方向的夹角，其表达式为： Vp＝Σ[1-cosθvi,j,di,j]*Δt3 式中：θ为流速向量vi,j与船行进方向di,j的夹角；Δt为在单元i,j内的时间；i，j代表河湖水体网格的标号； ③在无人船前进过程的每一步中，无人船都会评估所有邻居网格单元的路径代价函数值，并选择代价最小的网格单元作为下一步的行进方向，以此不断迭代前进，直至无人船运动至目标点G； 步骤3、无人船每到达一个监测点位时，记录监测点位编号，利用水样采集模块进行不同监测点位的水样采集，利用环境监测模块监测不同水深的环境要素数据，同时进行水下地形扫描以及水下生物影像的拍摄；监测点位的监测数据通过下位机实时传输至上位机，同时传输至数据存储模块存储，直至无人船完成整个待监测水体所有监测点位的监测； 步骤4、上位机对接收到的监测数据进行处理，通过内置的插值算法实现待监测水体水动力场、污染场和生物场的扫描渲染，并显示待监测水体水动力场、污染场和生物场的渲染图； 步骤5、监测工作完毕后通过上位机控制无人船返航至岸边，回收无人船，关闭上位机。

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