本發(fā)明涉及氣味識(shí)別，特別是涉及一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氣味識(shí)別技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、醫(yī)療診斷等。傳統(tǒng)的氣味識(shí)別方法主要依賴于人工嗅覺(jué)檢測(cè)，這種方法不僅效率低下，而且容易受到主觀因素的影響，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的檢測(cè)。隨著科技的發(fā)展，電子鼻技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電子鼻是一種模擬人類嗅覺(jué)系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)，通過(guò)多個(gè)氣體傳感器陣列來(lái)檢測(cè)和識(shí)別氣味。然而，電子鼻在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的局限性，例如在大范圍、復(fù)雜環(huán)境下的氣味檢測(cè)能力有限。因此，亟需一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定區(qū)域的大范圍氣味檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法及系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)電子鼻在大范圍、復(fù)雜環(huán)境下的氣味檢測(cè)時(shí)能力有限的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，包括：

3、獲取電子鼻中各個(gè)氣敏傳感器對(duì)不同濃度的氣體樣品的檢測(cè)數(shù)據(jù)；

4、對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征，將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表；

5、控制無(wú)人機(jī)按照預(yù)設(shè)路徑對(duì)待檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行飛行檢測(cè)，獲取無(wú)人機(jī)搭載的電子鼻中各個(gè)氣敏傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征；

6、確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度，根據(jù)所述相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型。

7、優(yōu)選的，對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征，包括：

8、對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括去噪處理、基線校正處理和歸一化處理；

9、使用化學(xué)計(jì)量方法從預(yù)處理后的檢測(cè)數(shù)據(jù)中進(jìn)行特征提??；

10、根據(jù)提取的特征，利用統(tǒng)計(jì)分析方法確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征。

11、優(yōu)選的，將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表，包括：

12、確定各個(gè)氣體樣品的氣味類型；

13、將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型添加到對(duì)照表模板中，并將每一氣體樣品的氣味特征與氣味類型進(jìn)行對(duì)應(yīng)，得到氣味特征類型對(duì)照表；

14、其中，所述對(duì)照表模板包括氣體樣品編號(hào)、氣味特征和氣味類型。

15、優(yōu)選的，確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度時(shí)，所述相似度通過(guò)下式確定：

16、

17、其中，sk表示待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與第k個(gè)氣體樣品的氣味特征之間的相似度，ci表示待檢測(cè)區(qū)域的第i個(gè)氣味特征，qi表示第k個(gè)氣體樣品的第i個(gè)氣味特征，n表示氣味特征的數(shù)據(jù)，a表示歸一化常數(shù)。

18、優(yōu)選的，根據(jù)所述相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型，包括：

19、將所述相似度與相似度閾值進(jìn)行對(duì)比，若所述相似度小于所述相似度閾值，則確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型不在所述氣味特征類型對(duì)照表內(nèi)；

20、若所述相似度大于或等于所述相似度閾值，則確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型在所述氣味特征類型對(duì)照表內(nèi)，并確定所述相似度大于或等于所述相似度閾值時(shí)對(duì)應(yīng)的氣味特征，根據(jù)對(duì)應(yīng)的氣味特征對(duì)所述氣味特征類型對(duì)照表進(jìn)行篩選，得到待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型。

21、本發(fā)明還公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別系統(tǒng)，用于應(yīng)用上述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，包括：

22、數(shù)據(jù)獲取模塊，被配置為獲取電子鼻中各個(gè)氣敏傳感器對(duì)不同濃度的氣體樣品的檢測(cè)數(shù)據(jù)；

23、類型對(duì)照生成模塊，被配置為對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征，將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表；

24、飛行檢測(cè)模塊，被配置為控制無(wú)人機(jī)按照預(yù)設(shè)路徑對(duì)待檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行飛行檢測(cè)，獲取無(wú)人機(jī)搭載的電子鼻中各個(gè)氣敏傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征；

25、氣味確定模塊，被配置為確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度，根據(jù)所述相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型。

26、優(yōu)選的，所述類型對(duì)照生成模塊在對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征時(shí)，包括：

27、對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括去噪處理、基線校正處理和歸一化處理；

28、使用化學(xué)計(jì)量方法從預(yù)處理后的檢測(cè)數(shù)據(jù)中進(jìn)行特征提??；

29、根據(jù)提取的特征，利用統(tǒng)計(jì)分析方法確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征。

30、優(yōu)選的，所述類型對(duì)照生成模塊在將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表時(shí)，包括：

31、確定各個(gè)氣體樣品的氣味類型；

32、將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型添加到對(duì)照表模板中，并將每一氣體樣品的氣味特征與氣味類型進(jìn)行對(duì)應(yīng)，得到氣味特征類型對(duì)照表；

33、其中，所述對(duì)照表模板包括氣體樣品編號(hào)、氣味特征和氣味類型。

34、優(yōu)選的，所述氣味確定模塊在確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度時(shí)，所述相似度通過(guò)下式確定：

35、

36、其中，sk表示待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與第k個(gè)氣體樣品的氣味特征之間的相似度，ci表示待檢測(cè)區(qū)域的第i個(gè)氣味特征，qi表示第k個(gè)氣體樣品的第i個(gè)氣味特征，n表示氣味特征的數(shù)據(jù)，a表示歸一化常數(shù)。

37、優(yōu)選的，所述氣味確定模塊在根據(jù)所述相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型時(shí)，包括：

38、將所述相似度與相似度閾值進(jìn)行對(duì)比，若所述相似度小于所述相似度閾值，則確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型不在所述氣味特征類型對(duì)照表內(nèi)；

39、若所述相似度大于或等于所述相似度閾值，則確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型在所述氣味特征類型對(duì)照表內(nèi)，并確定所述相似度大于或等于所述相似度閾值時(shí)對(duì)應(yīng)的氣味特征，根據(jù)對(duì)應(yīng)的氣味特征對(duì)所述氣味特征類型對(duì)照表進(jìn)行篩選，得到待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明結(jié)合無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性和電子鼻的高靈敏度，能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)大面積區(qū)域進(jìn)行氣味檢測(cè)和識(shí)別，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電子鼻在空間覆蓋上的不足，并且通過(guò)控制無(wú)人機(jī)按照預(yù)設(shè)路徑飛行，可以對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行全面檢測(cè)，避免遺漏。實(shí)時(shí)獲取氣敏傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣味變化和異常情況。利用氣味特征類型對(duì)照表和相似度計(jì)算，能夠精確地確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型，減少了人工干預(yù)，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性?？捎糜诃h(huán)境監(jiān)測(cè)、安全檢測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，其特征在于，對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，其特征在于，將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，其特征在于，確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度時(shí)，所述相似度通過(guò)下式確定：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，其特征在于，根據(jù)所述相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型，包括：

6.一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別系統(tǒng)，用于應(yīng)用如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述類型對(duì)照生成模塊在對(duì)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征時(shí)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述類型對(duì)照生成模塊在將各個(gè)氣體樣品的氣味特征與氣體樣品的氣味類型進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表時(shí)，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述氣味確定模塊在確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度時(shí)，所述相似度通過(guò)下式確定：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述氣味確定模塊在根據(jù)所述相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型時(shí)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及氣味識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)與電子鼻相結(jié)合的氣味識(shí)別方法及系統(tǒng)，其方法包括：獲取電子鼻中各個(gè)氣敏傳感器對(duì)不同濃度的氣體樣品的檢測(cè)數(shù)據(jù)；對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各個(gè)氣體樣品的氣味特征，將氣體樣品的氣味特征與氣味類型進(jìn)行對(duì)應(yīng)，并生成氣味特征類型對(duì)照表；控制無(wú)人機(jī)按照預(yù)設(shè)路徑對(duì)待檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行飛行檢測(cè)，獲取無(wú)人機(jī)搭載的電子鼻中各個(gè)氣敏傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征；確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味特征與氣體樣品的氣味特征之間的相似度，根據(jù)相似度和氣味特征類型對(duì)照表確定待檢測(cè)區(qū)域的氣味類型。本發(fā)明能夠精確地確定氣味類型，減少了人工干預(yù)，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：吳春生,譚宇碩,杜立萍,陳雅婷,陳煒,屈展,張江波,吳寧勇,王金志,強(qiáng)京靈
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6