基于悬翼无人机的水色遥感系统

发布时间:2015-06-04

　　所属战略性新兴产业领域： 高端装备制造

　　所属高新技术领域： 地球、空间与海洋

　　单位名称： 中国科学院南海海洋研究所

　　成果简介：

　　1.1科技成果简介

　　本成果主要是一种适合于船载的小型六旋翼无人机航空遥感系统，该系统是由六旋翼无人机、激光器、高光谱仪及AISA图像检测系统以及数据实时接收处理分析系统组成。该六旋翼无人机包括碳纤维中心骨盘、六个等长材质相同的碳纤维旋翼支架、无刷电机、螺旋桨以及飞行控制系统、GPS和电池等组成。中心骨盘是由呈等六边形的半镂空碳纤维板组成;旋翼由六个长短、材质一致的碳纤维支架、无刷电机和螺旋桨作为无人机上升动力的支撑系统，并能够提高无人机机身平衡能力，可以有效增加小型无人机的载重量;飞行控制系统包括微波发射和接收系统，可以对无人机飞行角度、方向以及起飞和降落进行控制;GPS系统主要用于飞行航线的设计。遥感传感器系统包括高光谱及激光诱导荧光图像检测传感器、数据下传和接收微波发射接收系统。数据实时处理分析系统包括对接收数据进行实时处理并分析出水深、珊瑚分布、健康状况、叶绿素、悬浮质以及可能污染等指标。本项目研究能有效提高小型无人机载荷和飞行姿势的稳定性，可以为适合于船载的无人机遥感监测系统提供高载荷及平衡能力强的超视距飞行载体和高效率可业务化运行的航空遥感监测系统。

　　广东省中国科学院合作项目基于四悬翼无人机遥感的饮用水源水质遥感系统(2011B090300059)，2011.7-2013.6

　　成果创新性：

　　1.2创新性

　　(1)设计小型六旋翼无人机，适合于船载，并具有较强的自稳能力、自航能力、自己纠错能力，改变了海洋科学考察船由于视程短，反应慢，难以把握整体态势，特别是提高了对浅水环境，如海岛海岸监测技术。同时，可以避免华南地区多云的影响，同时也可高精度对水体中各种成分进行检测。具有较好的特色和创新性。

　　(2)精确的旋翼无人机云台设计方案

　　两轴云台采用前馈陀螺闭环控制，配合高强度碳纤维框架，两轴驱动采用SH-1290MG高速舵机，大减速比同步轮有效消除回差，高精度外置角度测量在扩大行程的同时大大增加了云台运行准确度。

　　(3)紫外激光诱导荧光成像检测技术。

　　采用激光诱导荧光成像技术，可以检测珊瑚、海草等底质的分布和生长状况。在现存商业化航空遥感监测中，还没有对荧光成像进行探测。因而本项目采用的荧光成像探测技术具有较好的创新性。

　　成果独占性：

　　1.3独占性

　　在航空水色遥感方面，目前国内国际上市场上还没有相关的产品，具有广阔的产品市场。

　　成果盈利性：

　　1.4盈利性

　　目前市场一套工业级的无人机价格相当昂贵，还不包括相关的传感器，经过本项目的研究，产品成本下降幅度很大，只有现市场价格的1/3，增大了获利空间。

　　成果持续性：

　　1.5持续性

　　我们有队伍稳定的开发团队。由于本成果有较好的市场，我们团队会进行持续地研究。在技术方面，目前已经有相关的专利和软件登记。

　　成果先进性：

　　1.6先进性

　　目前相关的技术方面，本项目结合船载和海岛浅水底质遥感的需要，研制并集成高光谱、紫外荧光激发系统、荧光成像等高技术仪器和传感器于一体，将在无人控制、同步性采集、数据传输储存等方面，同时考虑海洋恶劣环境如风浪破坏、海水对仪器污染腐蚀、能源提供等问题，在硬件技术的路线和方案将体现出高技术装备的前沿性和创新性。软件方面的开发，在控制论上提出更高要求，软件的稳定性，通讯的保密性，都将能体现先进。风浪破坏冲撞摇晃，仪器水密、海水盐度腐蚀、不同材料之间化学腐蚀、能源短缺等等方面都综合加以考虑。

　　成熟度： 试用

　　市场分析：

　　2.1市场分析

　　在全国的其他地区，如长江三角洲、淮河流域和昆明等地方均出现饮用水源地的有机污染和蓝藻污染问题，而且，有毒有机污染物和微囊藻毒素已经在国家水质标准中作为重要的指标。目前，广州地区以及整个珠江流域，已经出现水质性缺水问题。尤其是水体的有毒有机污染和富营养化导致的蓝藻大量暴发，进一步恶化了水质，且有毒有机污染物和微囊藻毒素对人的身体健康影响较大。对饮用水源中有毒有机污染和蓝藻进行机动性实时监测，对治理和管理广州周边地区以及整个珠江流域水质状况都是相当重要的。由于饮用水源一般相对较小，本项目研制的“基于四旋翼无人机遥感的饮用水源水质安全性监测预警系统”技术的市场潜力很大。一旦进行产业化，将产生数以亿计市场规模。可以服务各地的环境监测部门和自来水公司。

　　商业模式分析：

　　2.2商业模式分析

　　(1)销售模式上以代理为主，强化协销，既可以快速回笼资金，又可以整合社会资源。

　　(2)产品定位为水环境监测。

　　营销状况：

　　2.3营销状况

　　(1)市场培育，采用相关技术人员培训的方法，对潜在用户单位进行相关信息的推广。

　　(2)系统租赁方式。利用本项目组的人力资源，完成用户单位的项目。让用户单位了解相关的内容，并推荐购买相关的系统。

　　(3)广告推广

　　拟采取的转化方式： 技术转让;技术入股;创业融资

　　应用推广的已投入情况： 100万元

　　资金需求额： 1000 万元

　　融资用途： 产品研发;市场开拓

　　评价机构： 广东省科技厅，020-33103047

　　评价方式： 验收

　　评价日期： 2013年12月18日

　　评价意见：

　　7.3评价意见

　　2013年12月17日，广东省科学技术厅在广州市组织并主持召开了由佛山市安尔康姆航空科技有限公司、中国科学院南海海洋研究所联合承担的广东省中国科学院全面战略合作项目“基于四旋翼无人机遥感的饮用水源水质安全性监测预警系统”(项目编号：2011B090300059)的验收会。验收组专家听取了项目执行情况汇报，审阅了相关材料并观看了产品演示，经质询与讨论，形成验收意见如下：

　　提供的文件资料齐全，符合科技项目验收要求。

　　该项目采用多旋翼无人飞行器技术，更具体地，涉及一种基于多旋翼无人机的水质高光谱航空遥感系统，包括多旋翼无人机以及数据分析处理系统，旋翼无人机上设有高光谱图像检测系统，数据分析处理系统接收高光谱图像检测系统采集的信息。该水质高光谱航空遥感系统以多旋翼无人机为航空遥感载体，能够增加载荷和提高稳定性，且便于实现大面积采集数据;同时采用高光谱图像检测系统对水质的高光谱信息进行采集并为数据分析处理系统提供源数据，数据分析处理系统实时地对数据进行处理和分析并输出相关指标，包括了数据归一化、平滑以及各种指标分析，提高了水质遥感检测效率和精度，适合湖泊和海湾水质的遥感监测。实现了基于旋翼无人机遥感的饮用水源水质安全性监测预警系统系列产品的产业化生产。项目产品经香港科比特科技有限公司检测，各项技术指标达到项目合同书的相关要求。

　　开发的基于四旋翼无人机遥感的饮用水源水质安全性监测预警系统系列产品，并在应用试验的基础上向佛山市安儿康姆航空科技有限公司企业推广应用，效果明显，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　项目已申请国家发明专利1件、国家计算机软件著作权1件，通过省院产学研合作，为企业培养了人才，提高了企业的自主创新能力，产学研合作成效显著。

　　项目经费经广州岭南会计师事务所有限公司审计，专款专用、使用合理，符合科技经费管理要求。

　　验收专家组认为，该项目各项指标达到合同书的要求，同意通过验收。