蚁群式动态溢油回收无人艇系统及其溢油回收方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105775054A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610121184.6(22)申请日2016.03.03(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人冯辉许新武磊吴彤周红昌刘婧陈熙(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人胡镇西(51)Int.Cl.B63B35/32(2006.01)E02B15/04(2006.01)E02B15/10(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称蚁群式动态溢油回收无人艇系统及其溢油回收方法(57)摘要本发明公开了一种蚁群式动态溢油回收无人艇系统，包括子母船和多个无人艇组。子母船上设置有无人艇调控系统、无人艇升降平台、溢油监测系统等。各无人艇组分别由一艘主艇和多艘从艇组成，主艇和从艇上分别设置有航迹规划系统、无线通信装置、溢油回收装置和储油装置，主艇上还设置有溢油监测装置和导航定位装置等。本发明还公开了一种蚁群式动态溢油回收方法，包括如下步骤：1)前往溢油区域；2)对溢油区域进行分区；3)按分区对无人艇进行分组并分配任务；4)各无人艇组前往任务区；5)各无人艇组对溢油进行回收；6)主从艇协同收油直至完成任务；7)返航。本发明基于蚁群式协同工作的思想，实现了多艘无人艇的协同工作。CN105775054ACN105775054A权利要求书1/2页1.一种蚁群式动态溢油回收方法，其特征在于，包括如下步骤：1)溢油事故发生后，子母船携带无人艇前往溢油区域；2)子母船通过其上的溢油监测系统对溢油情况进行总体监测，并根据溢油分布情况对溢油区域进行分区；3)子母船按分区对无人艇进行分组并将各分区的溢油回收任务分配给各无人艇组；每个无人艇组由多艘无人艇组成，其中一艘作为主艇，其余作为从艇，主艇受子母船控制，从艇受主艇控制；4)子母船利用其上的无人艇升降平台放下无人艇，使无人艇顺利下水，各无人艇组在其主艇带领下，沿航迹规划系统(2)规划的路径前往任务区；5)各无人艇组按照各自的分区任务进行收油工作，只负责完成本区域的溢油回收，组间互不干扰；相邻分区的无人艇组间的协调由子母船向主艇发送命令来控制；6)各无人艇组内，主艇上的溢油监测装置对任务分区内的溢油情况进行监测，并将收油任务分配给组内的从艇；从艇在主艇的协调控制下协同展开收油工作，并定期向主艇发送状态信息，直至完成本区域的溢油回收任务；7)当各无人艇组的收油工作完成后，从艇在其主艇的带领下沿航迹规划系统(2)规划的路径有序地返回子母船，所有的无人艇均返回子母船后，子母船返航。2.根据权利要求1所述的蚁群式动态溢油回收方法，其特征在于：步骤2)中，子母船根据溢油区域长宽比的不同进行分区，溢油区域长宽比大于3时采取带状分区，长宽小于等于3时采取块状分区。3.根据权利要求1或2所述的蚁群式动态溢油回收方法，其特征在于：所述航迹规划系统(2)通过弹性栅格法进行环境建模，并利用dijkstra算法实现最优路径的选取，以此实现无人艇的航迹规划。4.根据权利要求1或2所述的蚁群式动态溢油回收方法，其特征在于：步骤3)中，子母船根据各溢油分区的油层厚度，均衡各分区溢油回收完成时间，确定前往各分区的无人艇数量。5.根据权利要求1或2所述的蚁群式动态溢油回收方法，其特征在于：步骤6)中，主从艇协同收油过程中，从艇按设定的时间频率向主艇发送测距请求信号，主艇接收到测距请求信号后计算出相对距离，并通过水声调制解调器以广播的形式向从艇发送主艇的位置信息以及相互之间的距离信息；从艇则根据主艇反馈的信息来校正自身的运动偏航角与行进速度。6.一种为实现权利要求1中所述方法而专门设计的蚁群式动态溢油回收无人艇系统，其特征在于：包括子母船和搭载在子母船上的多个无人艇组；所述子母船上设置有无人艇调控系统、无人艇升降平台、溢油监测系统、障碍物探测装置和无线通信装置；每个无人艇组由一艘主艇和多艘从艇组成，所述主艇和从艇上均设置有航迹规划系统(2)、无线通信装置(3)、溢油回收装置(4)和储油装置(5)；所述主艇上还设置有溢油监测装置、测距装置和导航定位装置。7.根据权利要求6所述的蚁群式动态溢油回收无人艇系统，其特征在于：所述主艇、从艇的左右舷均搭载有所述溢油回收装置(4)。8.根据权利要求6或7所述的蚁群式动态溢油回收无人艇系统，其特征在于：所述溢油2CN105775054A权利要求书2/2页回收装置(4)为动态斜面式溢油回收装置。9.根据权利要求6或7所述的蚁群式动态溢油回收无人艇系统，其特征在于：所述无线通信装置(3)为水声调制解调器。10.根据权利要求6或7所述的蚁群式动态溢油回收无人艇系统，其特征在于