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申请/专利权人：中国计量大学

摘要：本发明公开了一种基于无人机的泵吸式涌潮潮头水质采样系统。该系统包括多旋翼无人机飞行平台、飞控模块、地面站模块、云台相机模块、板载计算机模块和水质采样模块。该采样方式创新性地集成了基于涌潮图像处理的潮头推进速度解析模块、无人机与涌潮同步跟踪模块、泵吸式水质采样模块。通过保持无人机与涌潮潮头的相对静止飞行，减小了二者因速度差异而导致的对水质采样行为的动力破坏作用和影响。为适应恶劣的涌潮水质采样环境，系统采用阻力更小的泵吸式采样方式，仅将吸水管探头下放至潮头的不同深度，实现潮头定深采样。该系统解决了传统的采样方式无法满足高流速条件下的水质采样问题，实现了高流速和恶劣环境条件下的水质采样。

主权项：1.本发明公开了一种基于无人机的泵吸式涌潮潮头水质采样系统，所述系统包括多旋翼无人机飞行平台1、飞控模块、地面站模块、云台相机模块3、板载计算机模块12和水质采样模块2；其中多旋翼无人机飞行平台1作为其他模块的搭载平台，地面站模块负责监控无人机飞行状态；云台相机模块3获取涌潮潮头图像采集，板载计算机模块12对采集到的涌潮图像进行图像识别处理，解析出潮头推进速度并将此信息传至飞控模块，进而通过飞控模块控制无人机保持与涌潮同步飞行，在保持同步飞行和相对静止的同时，启动水质采样模块2；相对于传统下放采水器的采样方式，本发明采用阻力更小的泵吸式采样方式，仅将吸水管探头下放至潮头的不同深度，最终实现潮头不同深度的泵吸式水质采样；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：首先进行各模块检验与校准，确认各组件与模块正常；步骤2：无人机搭载云台相机拍摄涌潮视频序列图像；步骤3：对采集到的视频序列图像进行灰度化处理及滤波去噪处理；步骤4：对灰化处理后的图像进行校正处理，消除由于无人机的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，纠正所拍摄的涌潮图像发生的几何畸变；步骤5：对校正后的图像利用LOG边缘检测算法来检测，检测出图像中由于涌潮到来时，水位瞬间上升所产生的潮头线；步骤6：对边缘检测后的图像采用循环遍历法提取出潮头线；步骤7：通过分析前后两帧潮头线的位置变化，来计算出涌潮推进速度；步骤8：板载计算机模块运行上述算法计算出涌潮当前的行进速度，然后将该速度发送至飞控模块，经飞控算法处理后控制无人机实现潮头同步跟踪；步骤9：无人机与潮头同步前进的过程中，采样手控端控制水质采样模块，实现对潮头的泵吸式水质采样。

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权利要求：

百度查询： 中国计量大学 一种基于无人机的泵吸式涌潮潮头水质采样系统