隨著工業(yè)化的快速發(fā)展,空氣污染問題日益嚴(yán)峻。大氣污染事故發(fā)生時,環(huán)境部門如果不能迅速定位污染源的位置,進(jìn)一步控制污染事故的擴(kuò)散,將會對生態(tài)環(huán)境和人民健康造成嚴(yán)重的危害。我國在大氣污染源定位領(lǐng)域的研究已取得一定成果,主要是以固定監(jiān)測站的實時監(jiān)測與移動機器人主動嗅覺技術(shù)為主。無人機具有較高的機動性和快速響應(yīng)能力,在空中進(jìn)行污染物的跟蹤與定位具有獨特的優(yōu)越性。本文以四旋翼無人機作為移動監(jiān)測平臺,在總結(jié)與借鑒移動機器人主動嗅覺技術(shù)的基礎(chǔ)上具體展開以下幾個方面的研究工作:(1)大氣污染源定位的背景濃度場設(shè)計。分析了常用的污染物擴(kuò)散模型,利用Matlab和Fluent軟件構(gòu)建了高斯穩(wěn)態(tài)光滑濃度場和復(fù)雜紊流條件下的不連續(xù)濃度場用于測試大氣污染源定位算法。(2)大氣污染源定位算法的研究。對Z字形算法進(jìn)了改進(jìn)并結(jié)合大氣污染物濃度的空間變化,提出了變步長Z字形-濃度梯度大氣污染源定位算法,并通過仿真與分析驗證了該算法的優(yōu)越性。(3)基于無人機的大氣污染源定位系統(tǒng)的設(shè)計。搭建了四旋翼無人機的移動搭載平臺,構(gòu)建了氣體監(jiān)測模塊和避障模塊,并完成了大氣污染源定位系統(tǒng)軟件的設(shè)計。(4)基于無人機的大氣污染源定位實驗...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
2 基于無人機的大氣污染源定位算法的研究
    2.1 大氣污染源定位的背景濃度場設(shè)計
        2.1.1 常用的大氣污染物擴(kuò)散模型
        2.1.2 基于高斯模型的穩(wěn)態(tài)光滑污染物濃度場
        2.1.3 復(fù)雜紊流條件下的不連續(xù)污染物濃度場
    2.2 基于無人機的大氣污染源定位算法
        2.2.1 無人機主動嗅覺大氣污染源定位策略
        2.2.2 變步長Z字形-濃度梯度大氣污染源定位算法
        2.2.3 光滑濃度場下的大氣污染源定位算法仿真與分析
        2.2.4 不連續(xù)濃度場下的大氣污染源定位算法仿真與分析
    2.3 本章小結(jié)
3 基于無人機的大氣污染源定位系統(tǒng)硬件設(shè)計
    3.1 基于無人機的大氣污染源定位系統(tǒng)硬件整體設(shè)計
    3.2 無人機搭載平臺
        3.2.1 無人機的結(jié)構(gòu)和飛行原理
        3.2.2 無人機飛行控制系統(tǒng)
        3.2.3 無人機動力系統(tǒng)
        3.2.4 無人機通訊系統(tǒng)
        3.2.5 無人機的組裝和調(diào)試
    3.3 Arduino mega2560微控制器模塊
    3.4 氣體監(jiān)測模塊
        3.4.1 氣體傳感器
        3.4.2 氣體監(jiān)測模塊的測試
    3.5 避障模塊
        3.5.1 超聲波傳感器
        3.5.2 超聲波模塊的測試
    3.6 本章小結(jié)
4 基于無人機的大氣污染源定位系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 總體設(shè)計
    4.2 氣味源定位系統(tǒng)硬件連接關(guān)系及原理
    4.3 氣味源定位算法軟件的實現(xiàn)
    4.4 避障策略及軟件實現(xiàn)
        4.4.1 基于無人機的模糊避障策略
        4.4.2 無人機模糊避障的軟件實現(xiàn)
    4.6 本章小結(jié)
5 基于無人機的大氣污染源定位系統(tǒng)測試
    5.1 大氣污染源定位系統(tǒng)原理性測試
    5.2 現(xiàn)場實驗
        5.2.1 實驗環(huán)境的搭建
        5.2.2 無人機氣味源追蹤與定位
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷



本文編號：3846089