[发明专利]一种朗缪尔环流的观测控制方法与系统

说明书

本发明公开了一种朗缪尔环流的观测控制方法与系统，方法包括：根据目标观测任务的目的地位置信息，将无人艇配置到目标观测区域；通过所述无人艇向水体释放染色示踪剂；以所述无人艇所在处为起点，配置无人机跟随所述染色示踪剂的扩散路径进行图像采集；对采集到的图像进行图像识别，判断是否为朗缪尔环流；当识别到朗缪尔环流时，根据采集到的图像配置无人艇的数据采集路线，控制无人艇编队按照所述数据采集路线对朗缪尔环流区域进行探测，并通过无人机集群对朗缪尔环流区域进行图像采集与识别，完成对朗缪尔环流区域的边缘检测。本发明观测过程灵活机动、成本低且效率高，可广泛应用于环境监测技术领域。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其是一种朗缪尔环流的观测控制方法与系统。

背景技术

海洋环流是研究风引起的海流和密度分布不均匀所产生的密度流、大洋环流中流旋的生成和分布、大洋环流西向强化、海流的弯曲和变异、近赤道地区的流系结构、南极绕极流，大洋热盐环流，深海环流和与主跃层的关系，海水的辐散和辐合运动与升降流及朗缪尔环流等的关系，中尺度涡及其能量转换，冰漂流等特殊的流动现象，海洋对风应力等的反应，以及近岸海区的环流等等。

与大气环流相比，海洋环流的观测更困难，资料更缺乏。

朗缪尔环流是发生在上层海洋中纵向的螺旋状涡旋运动，其轴向与风向基本一致。在相邻两条涡旋处会产生上升流或下降流。下降流会造成海表漂浮物的聚集而形成与风向基本平行的条带状痕迹。朗缪尔环流是一种常见的重要的海洋现象，朗缪尔环流对海洋研究的许多重要问题有着十分密切的关系。一方面，朗缪尔环流会将上混合层中的热量、物质与动量带到深层，这种传输作用不仅增强了海洋混合而且还影响海洋与大气之间的物质能量交换。另一方面，他引起上层海洋的混合也使得营养物质和浮游生物等重新分配并在水层内产生特殊的生态区域。这些对海洋环境和生态等研究有着不容忽视的意义。此外，它在海洋风险防治等方面还有重要的实际意义，如溢油的危害预测及有效回收，有毒藻类防治等。因此，对朗缪尔环流进行监测是十分必要的。

目前的朗缪尔环流观测方法还停留在使用载人船舶携带测量设备进行航测的传统方法，这种传统的方法不够灵活机动、运维费用高且效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种灵活机动、成本低且效率高的朗缪尔环流的观测控制方法与系统。

本发明的第一方面提供了一种朗缪尔环流的观测控制方法，包括：

根据目标观测任务的目的地位置信息，将无人艇配置到目标观测区域；

通过所述无人艇向水体释放染色示踪剂；

以所述无人艇所在处为起点，配置无人机跟随所述染色示踪剂的扩散路径进行图像采集；

对采集到的图像进行图像识别，判断是否为朗缪尔环流；

当识别到朗缪尔环流时，根据采集到的图像配置无人艇的数据采集路线，控制无人艇编队按照所述数据采集路线对朗缪尔环流区域进行探测，并通过无人机集群对朗缪尔环流区域进行图像采集与识别，完成对朗缪尔环流区域的边缘检测。

可选地，所述通过所述无人艇向水体释放染色示踪剂，包括：

当无人艇到达目标观测区域时，从所述无人艇所处位置派遣一艘无人机，该无人机直线向上飞行升至空中，拍摄一张水面图像；

当无人机拍摄到的气泡痕数目大于或等于第一阈值时，将该无人机悬停于当前高度；

根据所述无人机的引导，控制所述无人艇到达两条带状气泡痕的中间位置，所述无人艇从当前位置的水面以及水下释放染色示踪剂。

可选地，所述以所述无人艇所在处为起点，配置无人机跟随所述染色示踪剂的扩散路径进行图像采集，包括：

通过无人机空中平台控制无人机空中作业，并拍摄图像；