基于无人机的多气体源定位系统研究

来源 :河北工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suxinlan2009
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近年来,有害气体的频繁泄露严重影响了人类的生命财产安全,社会各界对有害气体泄露事故逐渐重视起来,因此如何进行气体泄漏源的定位是有效应对此类事故的关键。现有的大多数研究往往局限于单个气体源的定位上,而实际的事故现场往往是存在多个气体源同时泄漏,可见对于单个气体泄漏源的定位研究不能精确的模拟真实的气体泄漏情况,同时,现有的传统气体源定位方法大多局限于地面二维空间上,而在二维空间上对气体烟羽信息的检测非常有限。针对上述问题本文提出了一种基于无人机的多气体源定位方法,既利用了无人机在三维空间上进行气体源定位研究的优势,又弥补了单气体源定位方法的不足。本文的具体研究工作如下:(1)气体源定位方法研究综述,本文首先将传统的气体源定位方法和相关代表性文献进行介绍,然后将有关多气体源定位文献进行归纳总结,最后对结合了无人机技术的多气体源定位的文献及研究成果进行综述。(2)对常见的气体烟羽扩散模型进行对比分析,其次选取三维空间的高斯烟羽扩散模型按照多源改进方法建成了多源高斯烟羽扩散模型,然后分别在不同的风速、气体源离地高度和大气稳定度的情况下对多源扩散模型进行了仿真分析,仿真结果表明,该多源高斯烟羽扩散模型可以准确模拟多个气体源的扩散。(3)对常见的气体源定位算法进行对比分析,然后对烟花算法的爆炸算子和终止策略进行了改进,其次对基础烟花算法和改进烟花算法在定位过程中的定位效率进行了实验,最后通过变换无人机不同的初始位置和架次来讨论改进算法的性能,实验结果证明了改进烟花算法比基础烟花算法更有效,可以使无人机在定位过程中能够快速并准确的定位到多个泄漏源。(4)对基于无人机的多气体源定位系统进行了总体框架设计,其次对其中的气体检测子系统、地面站子系统、无人机子系统分别进行了设计与介绍,然后设计并实现了硬件系统和软件系统的搭建,建立了一个较为全面的科学实验平台。
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