[发明专利]一种基于无人艇编队运动的海洋环境监测系统

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境监测技术领域，具体的是涉及一种基于GPS信息与ZigBee通信，并通过对无人艇进行编队运动控制进行海洋环境监测的系统。

背景技术

现代海洋开发带来巨大经济效益的同时，也带来了一系列资源和生态环境问题，近年来大范围赤潮、海岸侵蚀、海上溢油污染等灾害频频发生，因此对于海洋环境监测的研究与开发显得尤为重要。海洋环境监测需要全面、及时、准确地掌握人类活动对海洋环境影响的水平和趋势，目前海洋环境监测仪器大体基于两种思路发展，一种是直接测量法，即利用传感器在水下直接测量污染参数；另一种是采样法，即在监测水域进行采样，并做出快速检测和分析。这两种方法在海洋环境监测领域各有优缺点，但这两种方法都需要进入监测水域才能完成。目前对于现场实际需要监测的水域大多采用浮标站的方法进行检测和采样。浮标站监测和采样的地点相对固定，不能很好的满足监测的全面性。并且，赤潮具有突发性和不确定性等特点，溢油会随着洋流、风浪等其他因素移动，浮标和移动浮标不具有针对性和跟踪性监测的特点。所以，研究一种能够在海面移动可控的监测平台就显得尤为重要。

无人艇作为一种无人操纵的水面舰艇，搭配上先进的控制系统、传感器和通信系统后，可以很好的完成海洋环境监测的任务。近十年来，单体无人艇运动控制受到了研究人员的高度关注，而海洋环境地域广阔，单体无人艇的监测区域小，大大降低了对海洋环境监测的效率。所以，研究一种无人艇编队运动控制，采用多只无人艇协同运动并搭载海洋环境监测的传感器完成海洋环境监测的系统具有很强的实际应用，能够实现高度自动化和高效率的海洋环境监测。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于无人艇编队运动的海洋环境监测系统，该海洋环境监测系统通过采用海上移动可控的监测手段，针对某一地点水域进行监测和采样，以提高海洋环境监测的效率，降低人力成本，提高自动化作业水平，从而达到全面、及时、准确的获取海洋环境信 息(包括海洋水文气象参数、水质生物状态参数、物理化学参数)，并且能够获取海洋环境信息数据的时间、地点等信息的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于的无人艇编队运动的海洋环境监测系统，其特征在于：

包括若干搭载有无人艇编队运动控制系统、海洋环境监测传感系统、无线ZigBee通信系统的无人艇以及远程海洋环境监测系统；

各所述无人艇编队运动控制系统按照设定的无人艇编队运动模式驱动各自对应的无人艇电机形成航行编队队列并按照各自对应的航行轨迹进行运动；所述设定无人艇编队运动模式的过程包括：通过远程海洋环境监测系统设定无人艇编队模型即首先选定作为主动艇的无人艇，并设定主动艇的航行轨迹；随后按照主动艇的航行轨迹以及预定的编队运动形式，选定作为从动艇的无人艇并生成与各从动艇一一对应的航行轨迹；同时各所述无人艇在航行过程中实时通过无线ZigBee通信系统向远程海洋环境监测系统发送位置信息；

各所述的海洋环境监测传感系统搭载在各无人艇上，并实时将采集到的海洋环境监测数据通过无线ZigBee通信系统向远程海洋环境监测系统发送，所述海洋环境监测数据包括海洋水文气象信息、水质生物状态信息、海洋物理化学参数；

各所述的无线ZigBee通信系统分别连接无人艇与远程海洋环境监测系统，用于实现连接各无人艇与远程海洋环境监测系统双向数据通信；所述双向数据通信包括将各无人艇位置信息以及各无人艇采集到的海洋环境监测数据发送至远程海洋环境监测系统；并将远程海洋环境监测系统对各无人艇的控制命令发送至各无人艇；其中，所述各无人艇的控制命令包括与无人艇编队运动模式设定相关的控制命令；

所述的远程海洋环境监测系统接收各无人艇的位置信息以及各无人艇采集到的海洋环境监测数据，实时形成可视化界面进行显示；同时通过无线ZigBee通信系统对各无人艇实施远程控制。

进一步的，所述主动艇、从动艇均受控于所述远程海洋环境监测系统，并通过远程海洋环境监测系统完成无人艇编队身份互换的操作设定，便于用户随时重新选定主动艇，以防止当前所选定的主动艇出现故障，进而影响海洋环境监测采集工作；其中所述无人艇编队身份是指主动艇或者从动艇。