结合空间插值的水污染浓度边界跟踪

张谦; 裴海龙; 邬依林

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2020A042

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

结合空间插值的水污染浓度边界跟踪

研究论文 | 更新时间：2023-11-01

- 结合空间插值的水污染浓度边界跟踪
- Boundary tracking of water pollution concentration field based on spatial interpolation
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2022年61卷第2期页码：171-179
- 作者机构：
  
  1.广东第二师范学院计算机科学系，广东广州 510303
  2.华南理工大学 / 自主系统与网络控制教育部重点实验室 / 广东省无人机系统工程技术研究中心，广东广州 510640
- 作者简介：
  
  张谦（1979年生），男；研究方向：机器人控制、导航系统、无人机控制；E-mail：zhangqian020@126.com
  邬依林（1970年生），男；研究方向：复杂系统建模、网络控制、智能控制；E-mail：lyw@gdei.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(615278010);广东省科技计划(2017B010116005)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.2020A042
  中图分类号： TP259
- 纸质出版日期：2022-03-25，
  
  网络出版日期：2021-06-03，
  
  收稿日期：2020-08-10，
  
  录用日期：2020-12-17
扫描看全文
张谦,裴海龙,邬依林.结合空间插值的水污染浓度边界跟踪[J].中山大学学报(自然科学版),2022,61(02):171-179.

ZHANG Qian,PEI Hailong,WU Yilin.Boundary tracking of water pollution concentration field based on spatial interpolation[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2022,61(02):171-179.
张谦,裴海龙,邬依林.结合空间插值的水污染浓度边界跟踪[J].中山大学学报(自然科学版),2022,61(02):171-179. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2020A042.

ZHANG Qian,PEI Hailong,WU Yilin.Boundary tracking of water pollution concentration field based on spatial interpolation[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2022,61(02):171-179. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2020A042.

摘要

针对水污染扩散浓度边界跟踪的问题，通过随机采样以及比较不同的拟合参数，对浓度场进行地统计学空间插值运算，重构污染源扩散浓度场，再根据浓度场重构时参数拟合的结果，采用模型预测控制方式，对水面移动机器人移动轨迹进行寻优，控制移动机器人移动并最终实现对污染扩散边界进行跟踪。仿真结果表明，该方法能够准确预测浓度场分布，并使得移动机器人快速跟踪到既定浓度边界，验证了该方法的有效性。

Abstract

Aiming at the problem of boundary tracking of water pollution diffusion concentration， the geostatistical spatial interpolation is performed to reconstruct the pollution diffusion concentration field through random sampling and comparison of different fitting parameters. According to the fitting parameters of reconstructing the concentration field， the model predictive control method is used to optimize the movement trajectory of water surface mobile robot， and control the movement of mobile robot to track the pollution diffusion boundary. The simulation results show that the method can accurately predict the concentration field distribution， and make the mobile robot quickly converge to the established concentration boundary， which verifies the effectiveness of the method.

关键词

浓度场空间插值模型预测控制浓度边界

Keywords

concentration fieldinterpolationmodel predictive controlconcentration boundary

references

张晓岭，邓力，孙静，等. 欧美等发达国家水环境监测方法体系［J］. 四川环境， 2012，31（1）： 49-54.

王云鹏，闵育顺，傅家谟，等. 水体污染的遥感方法及在珠江广州河段水污染监测中的应用［J］. 遥感学报， 2001， 5（6）： 460-465.

郁斢兰，王诺. 大型填海工程悬浮物污染监测方法［J］. 大连海事大学学报， 2015， 41（2）： 103-110.

邓孺孺，何执兼，陈晓翔，等. 珠江口水域水污染遥感定量分析［J］. 中山大学学报(自然科学版)， 2002，41（3）： 99-103.

吴迪军，黄全义，孙海燕，等. 突发性水污染扩散模型及其在GIS平台中的可视化［J］.武汉大学学报（信息科学版）， 2009， 34（2）： 131-134.

曹引，冶运涛，梁犁丽，等. 基于自适应网格的急流条件下污染物输运高效高精度模拟［J］. 水利学报， 2019， 50（3）： 388-398.

武周虎. 考虑河流流速和横向扩散系数变化的污染混合区理论分析及其分类［J］. 水利学报， 2019， 50（3）： 323-334.

杨正涛，牟天瑜，武周虎. 倾斜岸水面污染源与线源扩散浓度的理论分析［J］. 青岛理工大学学报， 2016， 37（2）： 68-72+108.

王佐鹏，张颖超，熊雄，等. 基于遗传算法和克里金的气温站网拓展设计［J］. 科学技术与工程， 2020，20（12）： 4780-4786.

杜国明，汪光松，吴超羽，等. 克里金在珠江河道地形空间数据内插中的应用［J］. 中山大学学报（自然科学版）， 2007，46（1）： 119-122.

杨雪峰，胡长青. 普通克里金法在海水温度剖面插值中的应用［J］. 声学技术， 2015， 34（5）： 385-388.

梅满，朱大奇，甘文洋，等. 基于模型预测控制的水下机器人轨迹跟踪［J］. 控制工程， 2019， 26（10）： 1917-1924.

尤波，王明睿，李智，等. 基于模型预测控制的轮式移动机器人轨迹规划［J］. 系统仿真学报， 2020， 32（4）： 591-600.

魏亚丽，朱大奇，褚振忠. 基于模型预测控制的水下机器人动态目标跟踪控制［J］. 高技术通讯， 2020， 30（6）： 606-614.

丁加涛，何杰，李林芷，等. 基于模型预测控制的仿人机器人实时步态优化［J］. 浙江大学学报（工学版）， 2019， 53（10）： 1843-1851.

陈洋，赵新刚，韩建达. 移动机器人 3 维路径规划方法综述［J］. 机器人， 2010， 32（4）： 568-576.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于Lyapunov-MPC方法的非合作目标近距离抵近控制