本發(fā)明涉及光電產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機(jī)載多波段光電溢油智能檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

海面溢油檢測目前普遍采用光電和雷達(dá)檢測技術(shù)、可采用星載、船載、機(jī)載或岸基等多種應(yīng)用平臺。雷達(dá)檢測技術(shù)可以實現(xiàn)海面溢油的大范圍搜索、并且能夠在夜間和有云霧等惡劣天氣條件下工作，但雷達(dá)檢測溢油會受到海草、海面垃圾、海島等干擾的影響，尤其受海況影響較大，無浪或風(fēng)浪過大，均會影響溢油檢測效果，此外雷達(dá)只能檢測海面有無溢油，無法檢測溢油的種類及油膜厚度。光電溢油檢測技術(shù)主要采用激光熒光溢油檢測技術(shù)和光電成像溢油檢測技術(shù)，其中激光熒光溢油檢測技術(shù)具備全天候溢油檢測能力并可分析溢油的種類，但無法提供溢油區(qū)域圖像和覆蓋面積等信息，影響實際檢測效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種無人機(jī)載多波段光電溢油智能檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)海洋環(huán)境下全天時、全天候?qū)Ｃ鎱^(qū)域溢油的遠(yuǎn)距離大范圍遙感監(jiān)測，同時應(yīng)用智能化自主控制技術(shù)和溢油智能分析技術(shù)，可在無人干預(yù)條件下自動巡航監(jiān)測區(qū)域，智能識別海面溢油，實時記錄溢油區(qū)域的相關(guān)信息。

本發(fā)明提供的無人機(jī)載多波段光電溢油智能檢測系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，包括探測設(shè)備、無人機(jī)平臺、傳輸設(shè)備和地面顯控設(shè)備；

所述探測設(shè)備掛在所述無人機(jī)平臺下，通過所述無人機(jī)平臺在海面飛行時監(jiān)測溢油區(qū)域數(shù)據(jù)，通過所述傳輸設(shè)備傳回所述地面顯控設(shè)備，實現(xiàn)海面的溢油智能檢測。

優(yōu)選的，所述探測設(shè)備包括用于溢油區(qū)域識別和溢油種類識別的激光熒光探測設(shè)備和用于生成溢油區(qū)域全景圖像并分析溢油區(qū)域數(shù)據(jù)的多波段光電成像探測設(shè)備。

較優(yōu)選的，所述傳輸設(shè)備掛載在所述無人機(jī)平臺下，其包括無線傳輸設(shè)備和衛(wèi)星通信設(shè)備，用于所述地面顯控設(shè)備與所述無人機(jī)平臺和探測設(shè)備之間的控制信息和探測信息的實時交互；

當(dāng)所述無人機(jī)平臺與所述地面顯控設(shè)備處于所述無線傳輸設(shè)備通信范圍內(nèi)時，通過所述無線傳輸設(shè)備實現(xiàn)信息交互；

當(dāng)所述無人機(jī)平臺與所述地面顯控設(shè)備距離超出所述無線傳輸設(shè)備通信范圍時，自動切換開啟所述衛(wèi)星通信設(shè)備與所述地面顯控設(shè)備進(jìn)行實時交互。

較優(yōu)選的，所述地面顯控設(shè)備用于數(shù)據(jù)的實時顯示，包括所述探測設(shè)備發(fā)送的圖像和溢油信息，并按內(nèi)容進(jìn)行快速檢索和回放，還用于發(fā)送控制命令進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控所述探測設(shè)備和所述無人機(jī)平臺；

所述地面顯控設(shè)備包括顯控臺、顯控計算機(jī)、飛控計算機(jī)和溢油信息存儲設(shè)備。

較優(yōu)選的，所述無人機(jī)平臺為長航時高負(fù)載智能無人機(jī)，飛行航程設(shè)定為不小于1500km；

所述長航時高負(fù)載智能無人機(jī)設(shè)有航行軌跡智能規(guī)劃功能，自動根據(jù)溢油區(qū)域覆蓋范圍智能規(guī)劃飛行路徑。

較優(yōu)選的，所述溢油區(qū)域數(shù)據(jù)包括溢油區(qū)域的溢油種類、覆蓋范圍、面積、油膜相對厚度和擴(kuò)散路徑參數(shù)信息。

較優(yōu)選的，所述顯控臺、所述顯控計算機(jī)、所述飛控計算機(jī)和所述溢油信息存儲設(shè)備通過局域網(wǎng)相互交換信息。

較優(yōu)選的，多波段光電成像探測設(shè)備包括紫外成像儀、高清電視攝像機(jī)和制冷紅外熱像儀。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，可準(zhǔn)確識別海面溢油區(qū)域，通過采用多傳感器和多波段復(fù)合監(jiān)測方式，可有效區(qū)分油污和海草及其他海上漂浮物，不受海浪和水面亮斑的影響，同時還可以有效監(jiān)測海灘油污及冬季海面冰雪油污。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，可全面分析溢油區(qū)域信息，輸出溢油區(qū)域?qū)崟r全景圖像和溢油區(qū)域位置、溢油覆蓋范圍、面積、油膜相對厚度和擴(kuò)散路徑等詳細(xì)參數(shù)信息，以為后續(xù)處置提供參考依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，系統(tǒng)具備智能化自主監(jiān)測和分析能力，系統(tǒng)可根據(jù)溢油區(qū)域覆蓋范圍自主規(guī)劃飛行路徑，以實現(xiàn)系統(tǒng)對溢油區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測，同時利用智能化光譜分析技術(shù)和光電圖像分析技術(shù)，可自動識別溢油區(qū)域，并自動分析溢油區(qū)域的相關(guān)信息，輸出溢油區(qū)域全景圖像和溢油種類、油膜相對厚度、覆蓋面積和擴(kuò)散路徑等信息參數(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，系統(tǒng)具備全天時、全天候溢油監(jiān)測能力，其內(nèi)的激光熒光探測設(shè)備，具有溢油主動探測能力，可全天時、全天候進(jìn)行溢油監(jiān)測。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，系統(tǒng)具備大范圍海域溢油監(jiān)測能力，系統(tǒng)配備長航時高負(fù)載智能無人機(jī)，最大監(jiān)測范圍不小于700km，可以滿足對領(lǐng)海和海上專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)范圍內(nèi)溢油事件的實時監(jiān)測需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，系統(tǒng)配備了無線傳輸設(shè)備和衛(wèi)星通信設(shè)備，可實時傳輸溢油區(qū)域的現(xiàn)場圖像及其他溢油相關(guān)參數(shù)信息，以便指揮人員實時掌握現(xiàn)場溢油態(tài)勢信息，為后續(xù)處置決策提供參考依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的無人機(jī)載多波段光電溢油智能檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié)僅僅是為了使讀者對本發(fā)明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細(xì)節(jié)也可以實現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。

本發(fā)明提供的無人機(jī)載多波段光電溢油智能檢測系統(tǒng)，其框圖如圖1所示，具體包括探測設(shè)備、無人機(jī)平臺、傳輸設(shè)備和地面顯控設(shè)備。探測設(shè)備掛在無人機(jī)平臺下(機(jī)腹或機(jī)翼均可)，通過無人機(jī)平臺在海面飛行時監(jiān)測溢油區(qū)域數(shù)據(jù)，通過傳輸設(shè)備傳回地面顯控設(shè)備，實現(xiàn)海面的溢油智能檢測。

具體的，本實施例提供的探測設(shè)備包括用于溢油區(qū)域識別和溢油種類識別的激光熒光探測設(shè)備和用于生成溢油區(qū)域全景圖像并分析溢油區(qū)域數(shù)據(jù)的多波段光電成像探測設(shè)備。其中，溢油區(qū)域數(shù)據(jù)包括溢油區(qū)域的溢油種類、覆蓋范圍、面積、油膜相對厚度和擴(kuò)散路徑參數(shù)信息。本實施例的激光熒光探測設(shè)備可向水面主動發(fā)射激光光束，同時探測水面反射的熒光光譜，實時判斷水面是否存在溢油形成的油膜，發(fā)現(xiàn)溢油后，還可以利用“油指紋”技術(shù)，鑒別溢油的種類。多波段光電成像探測設(shè)備主要包括紫外成像儀、高清電視攝像機(jī)和制冷紅外熱像儀，其采用三光合一共孔徑設(shè)計方案，采集溢油區(qū)域的紫外、可見光和紅外波段的光電圖像。光學(xué)鏡頭由二級光學(xué)系統(tǒng)組成，即以全反射系統(tǒng)為前級，折射透鏡組為后級，系統(tǒng)采用先分出紫外，再分出紅外，最后分出可見光的方式，這樣可最大限度保證紫外和紅外的檢測性能。具體的，本實施例的多波段光電成像探測設(shè)備可對采集的多波段溢油區(qū)域圖像進(jìn)行智能分析，識別溢油覆蓋區(qū)域，通過圖像智能匹配和拼接技術(shù)輸出溢油區(qū)域的全景圖像，利用不同灰度標(biāo)識溢油區(qū)域的油膜相對厚度，同時自動解算溢油區(qū)域面積，并利用現(xiàn)場溢油全景圖像序列自動分析并標(biāo)識溢油的擴(kuò)散路徑。

本實施例提供的傳輸設(shè)備包括無線傳輸設(shè)備和衛(wèi)星通信設(shè)備，用于地面顯控設(shè)備與無人機(jī)平臺和探測設(shè)備之間的控制和探測信息實時交互。當(dāng)無人機(jī)平臺與地面顯控設(shè)備處于無線傳輸設(shè)備通信范圍內(nèi)時，通過無線傳輸設(shè)備實現(xiàn)信息交互，本實施例無線傳輸設(shè)備的最大通信帶寬值設(shè)為8mbps，可以滿足溢油圖像和相關(guān)信息及控制指令的實時傳輸需求；當(dāng)無人機(jī)平臺與地面顯控設(shè)備距離超出無線傳輸設(shè)備通信范圍時，自動切換開啟衛(wèi)星通信設(shè)備進(jìn)行通訊，無人機(jī)及探測設(shè)備按照預(yù)定路徑及工作模式自動巡航并進(jìn)行溢油監(jiān)測，地面顯控站通過衛(wèi)星通信設(shè)備實時監(jiān)測無人機(jī)及探測設(shè)備工作狀態(tài)，并根據(jù)任務(wù)需求在線裝訂飛行路徑并控制探測設(shè)備工作模式，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢油時，多波段光電成像探測設(shè)備開機(jī)采集并分析溢油區(qū)域信息，同時通過衛(wèi)星通信設(shè)備將溢油區(qū)域圖像和相關(guān)信息實時發(fā)送至地面控制設(shè)備。

本實施例提供的地面顯控設(shè)備用于數(shù)據(jù)的實時顯示，包括探測設(shè)備發(fā)送的圖像和溢油信息，并按內(nèi)容進(jìn)行快速檢索和回放，還用于發(fā)送控制命令進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控探測設(shè)備和無人機(jī)平臺。地面顯控設(shè)備包括顯控臺、顯控計算機(jī)、飛控計算機(jī)和溢油信息存儲設(shè)備。通過顯控臺可實時顯示溢油圖像和相關(guān)信息、無人機(jī)平臺飛行軌跡和狀態(tài)、傳輸設(shè)備和探測設(shè)備的工作狀態(tài)。顯控計算機(jī)主要功能如下：(1)顯示溢油圖像和相關(guān)信息，(2)顯示傳輸設(shè)備和探測設(shè)備的工作狀態(tài)，(3)遠(yuǎn)程控制傳輸設(shè)備和探測設(shè)備工作。飛控計算機(jī)主要用于監(jiān)測無人機(jī)飛行狀態(tài)，同時根據(jù)任務(wù)需求對無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。溢油信息存儲設(shè)備主要用于記錄探測設(shè)備發(fā)送的溢油圖像及相關(guān)信息，同時支持按內(nèi)容對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索和回放。優(yōu)選的，本實施例每個設(shè)備之間可通過局域網(wǎng)交互信息。

本實施例的無人機(jī)平臺采用長航時高負(fù)載智能無人機(jī)，該平臺作為探測設(shè)備和機(jī)載通信設(shè)備的掛載平臺，可根據(jù)任務(wù)需求對海面區(qū)域進(jìn)行定期巡航溢油監(jiān)測或?qū)σ缬蛥^(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)巡航觀測，該平臺具備巡航路徑智能規(guī)劃能力，當(dāng)探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)溢油后無人機(jī)可根據(jù)溢油覆蓋范圍智能規(guī)劃飛行路徑，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對溢油區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測，以獲取溢油區(qū)域的完整信息。其中，本實施例設(shè)定長航時高負(fù)載智能無人機(jī)的飛行航程不小于1500km。

具體的，本實施例提供的無人機(jī)載光電溢油智能檢測系統(tǒng)的工作流程為：根據(jù)監(jiān)測任務(wù)，無人機(jī)在地面裝訂飛行路徑等參數(shù)。無人機(jī)起飛到達(dá)預(yù)定海域上空后，通過地面顯控設(shè)備遠(yuǎn)程遙控激光熒光探測設(shè)備開機(jī)工作，激光熒光探測設(shè)備定時發(fā)送激光并檢測反射熒光，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢油后，向地面顯控設(shè)備發(fā)送溢油報警信息，自動開啟多波段光電成像探測設(shè)備對海面溢油區(qū)域進(jìn)行成像監(jiān)測，同時無人機(jī)開啟智能路徑規(guī)劃模式，根據(jù)溢油覆蓋區(qū)域自動規(guī)劃飛行路徑，從而實現(xiàn)對溢油區(qū)域的完整覆蓋和巡回監(jiān)測，與此同時，激光熒光探測設(shè)備和多波段光電成像探測設(shè)備對采集到溢油信息進(jìn)行智能分析，自動輸出溢油區(qū)域全景圖像和溢油種類、油膜相對厚度、覆蓋面積和擴(kuò)散路徑等信息參數(shù)，在監(jiān)測過程中，地面顯控設(shè)備可通過傳輸設(shè)備實時獲取、顯示和記錄溢油現(xiàn)場圖像及相關(guān)信息，同時可手動控制無人機(jī)和探測設(shè)備進(jìn)行工作。系統(tǒng)完成預(yù)定巡航監(jiān)測任務(wù)或溢油觀測任務(wù)后，可自動按照預(yù)定路徑返航。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。