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(shí),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(huì)對(duì)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(cè)站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與移動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)嗅覺技術(shù)為主。無人機(jī)具有較高的機(jī)動(dòng)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(dú)特的優(yōu)越性。本文以四旋翼無人機(jī)作為移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái),在總結(jié)與借鑒移動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)嗅覺技術(shù)的基礎(chǔ)上具體展開以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)大氣污染源定位的背景濃度場(chǎng)設(shè)計(jì)。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(chǎng)和復(fù)雜紊流條件下的不連續(xù)濃度場(chǎng)用于測(cè)試大氣污染源定位算法。(2)大氣污染源定位算法的研究。對(duì)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(yàn)證了該算法的優(yōu)越性。(3)基于無人機(jī)的大氣污染源定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。搭建了四旋翼無人機(jī)的移動(dòng)搭載平臺(tái),構(gòu)建了氣體監(jiān)測(cè)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(jì)。(4)基于無人機(jī)的大氣污染源定位實(shí)驗(yàn)...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)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(jī)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(chǎng)設(shè)計(jì)
        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(chǎng)
        2.1.3 復(fù)雜紊流條件下的不連續(xù)污染物濃度場(chǎng)
    2.2 基于無人機(jī)的大氣污染源定位算法
        2.2.1 無人機(jī)主動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(jī)的大氣污染源定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 基于無人機(jī)的大氣污染源定位系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)
    3.2 無人機(jī)搭載平臺(tái)
        3.2.1 無人機(jī)的結(jié)構(gòu)和飛行原理
        3.2.2 無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)
        3.2.3 無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)
        3.2.4 無人機(jī)通訊系統(tǒng)
        3.2.5 無人機(jī)的組裝和調(diào)試
    3.3 Arduino mega2560微控制器模塊
    3.4 氣體監(jiān)測(cè)模塊
        3.4.1 氣體傳感器
        3.4.2 氣體監(jiān)測(cè)模塊的測(cè)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(cè)試
    3.6 本章小結(jié)
4 基于無人機(jī)的大氣污染源定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 總體設(shè)計(jì)
    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(shí)現(xiàn)
    4.4 避障策略及軟件實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 基于無人機(jī)的模糊避障策略
        4.4.2 無人機(jī)模糊避障的軟件實(shí)現(xiàn)
    4.6 本章小結(jié)
5 基于無人機(jī)的大氣污染源定位系統(tǒng)測(cè)試
    5.1 大氣污染源定位系統(tǒng)原理性測(cè)試
    5.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建
        5.2.2 無人機(jī)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(hào)：3846089