[发明专利]基于SUMT寻烟羽源机器人最优行为决策

说明书

技术领域

本发明涉及自主寻烟羽源技术领域，特别是涉及基于SUMT寻烟羽源机器人最优行为决策。

背景技术

工业上一旦发生化学危险品在空气中泄漏或爆炸事故，不仅对人们的生命财产安全产生一定的威胁，还会破坏生态平衡，造成环境污染。经过大量调查得知，不管是化学危险品在空气中泄漏，还是扩散累积，一定有其相应的源头。因此需要相应的四轴飞行器设备采集环境信息，监测化学危险品在空气中的浓度，以便快速、高效、精准地确定污染源位置，并将其移除或隔离，最终减小或消除污染源引起的灾难性伤亡事故，有效避免财产损失。因此，研究在艰苦恶劣的环境下，采用四轴飞行器代替人类进行寻找污染源具有重要的科学与现实意义。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了基于SUMT寻烟羽源机器人最优行为决策。为了实现上述技术目的，提供了如下方法：基于SUMT寻烟羽源机器人最优行为决策，包括飞行控制器、气压测量模块、浓度测量模块、图像传输模块、姿态测量模块、位移测量模块、速度测量模块、超声波模块、电源模块、电机驱动模块、电机；所述飞行控制器分别与所述气压测量模块、浓度测量模块、图像传输模块、姿态测量模块、位移测量模块、速度测量模块、超声波模块、电源模块、电机驱动模块连接，所述电机驱动模块与电机相连；本发明实现四轴飞行器自主导航和自主定位到烟羽源两个功能，可以精准、高效地进行烟羽源追踪和定位，具有较强的实用性。

所述的飞行控制器采用的是：STM32f103T8U6芯片。

所述的气压测量模块采用的是：DPS310传感器。

所述的浓度测量模块采用的是：MQ-3浓度传感器。

所述的图像传输模块采用的是：DS-2CD2112F-I传感器。

所述的姿态测量模块采用的是：MPU9250传感器。

所述的电机驱动模块采用的是：IRMCF183模块。

所述的速度测量模块采用的是：MH188KSO传感器。

所述的超声波模块采用的是：KS103传感器。

所述的四轴飞行器自主导航是根据当前位置坐标、偏航角以及四轴飞行器的数学模型，采用PD控制算法，从而实现四轴飞行器自主导航。

所述的四轴飞行器定位到烟羽源：首先，指定四轴飞行器初始x、y、z位置和偏航角，使四轴飞行器到达指定位置；其次，以此位置为圆心，按照一定的半径让四轴飞行器飞行一周，以此来采集圆周上的浓度，比较各个采集点的浓度，存储最大浓度值所在的位置坐标，使四轴飞行器到达该位置；再次，按照上述相同的方法能够逐次找到浓度最大值所在位置，即是排放物体所在位置；最后，在浓度最大值处利用超声波传感器对排放物体进行再次确认，最终实现烟羽源定位。

本发明的有益效果是：与现有的追踪技术相比，本发明通过浓度传感器对环境中的化学浓度信息进行实时采集，然后将采集到的浓度信息传送到机器人中的数据处理模块中。数据处理模块对机器人左右两端浓度传感器采集到的浓度信息进行数据滤波预处理：采用递推平均滤波算法克服机器人在行进过程中遇到的随机干扰和周期性干扰；采用限幅滤波算法克服机器人在行进过程中的脉冲或尖峰干扰。将预处理后的数据信息分别以数组的形式进行存储。数据处理模块中的处理部分对预处理后的数据进行自主决策处理：采用等间隔浓度差控制策略对机器人左右两端的历史浓度数据进行处理，机器人单侧第时刻的浓度差是由第时刻采集的浓度信息与第时刻采集的浓度信息之差确定；第时刻的浓度差是由第时刻采集的浓度信息与第时刻采集的浓度信息之差确定；以此类推，数值的大小由控制器发出控制信号的频率决定，机器人采集信息浓度差的大小决定了机器人向左侧或者右侧飞行。根据存储的历史浓度信息多次改变机器人的运动，使机器人能够更快、更准确的寻找到羽流源位置，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方法研究，下面将本方法研究具体实施描述中所需要使用的附图作简单介绍。

图1为本发明的硬件结构框图。

图2为本发明的三维硬件结构图。

图3为本发明的四轴飞行器实现自主飞行算法流程图。

图4为本发明的四轴飞行器实现定位到烟羽源算法原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方法，下面将结合本发明实施方法中的附图,对本发明实施方法进行清楚、完整地描述。