(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111633047.8 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 北京大学深圳研究生院 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽 街 道深圳大 学城北大园区H栋208室 (72)发明人 邱国玉　秦龙君　毛鹏　赵文利　 郝梦宇　罗婕纯一 　熊博文　 丁俊杰　余雷雨　石喆　张腾冉　 (74)专利代理 机构 深圳鼎合诚知识产权代理有 限公司 4 4281 专利代理师 郭燕　彭家恩 (51)Int.Cl. G06V 10/80(2022.01) G06V 20/17(2022.01) G06V 20/52(2022.01)G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种可飞行的智能环境 监测机器人系统 (57)摘要 一种可飞行的智能环 境监测机器人系统， 包 括定位系统、 飞行控制系统、 多元数据获取系统 和数据处理系统， 飞行控制系统接收用户输入的 监测区域和目标环境参数， 控制智能环境监测机 器人系统飞行至监测区域， 多元数据获取系统根 据用户输入的目标环境参数， 在监测区域处获取 所需的地面环境的感知数据和/或采集环境样 本， 数据处理系统对多元数据获取系统获取的感 知数据和/或采集的环境样本进行相应处理以得 到目标环 境参数的值。 本申请的智能环境监测机 器人系统， 能够在监测区域巡航， 实时地进行监 测， 具有较高的时间分辨率和空间分辨率； 能够 飞行至空中、 水面采集样本， 能够获取多种感知 数据和/或采集环境样本， 更好地满足环境监测 的要求。 权利要求书4页 说明书11页 附图3页 CN 114511764 A 2022.05.17 CN 114511764 A 1.一种可飞行的智能环境监测机器人系统， 所述智能环境监测机器人系统基于无人机 构建， 其特 征在于， 包括： 定位系统， 用于对所述智能环境监测机器人系统进行定位和导航， 和对地面目标进行 定位； 飞行控制系统， 与所述定位系统连接， 用于接收用户输入的监测区域和目标环境参数， 控制所述智能环境监测机器人系统飞行至所述监测区域， 以及用于控制所述智能环境监测 机器人系统的飞行姿态； 多元数据获取系统， 用于根据用户输入的目标环境参数， 在所述监测区域处获取所需 的地面环境的感知数据和/或采集环境样本； 数据处理系统， 与所述多元数据获取系统连接， 用于对所述多元数据获取系统获取的 感知数据和/或采集的环境样本进行相应处 理以得到所述目标环境 参数的值。 2.如权利要求1所述的智能环境监测机器人系统， 其特征在于， 所述目标环境参数包括 生态环境质量、 地表蒸散发量、 植被生物量、 植被固碳量、 植被物种、 植被 分布格局、 水质、 排 污口位置、 火点 位置和空气质量。 3.如权利要求1所述的智能环境监测机器人系统， 其特征在于， 所述飞行控制系统包 括： 数据输入 模块， 用于 接收用户输入的监测区域和目标环境 参数； 参数获取模块， 用于获取所述智能环境监测机器人系统的飞行参数， 以及通过所述定 位系统获取所述智能环境监测机器人系统的位置信息， 其中飞行参数包括姿态信息和飞行 高度； 飞行控制模块， 与所述数据输入模块和所述参数获取模块连接， 用于根据所述智能环 境监测机器人系统的飞行参数和 位置信息控制所述智能环境监测机器人系统飞行至所述 监测区域， 以及控制所述智能环境 监测机器人系统的飞行姿态； 数据存储与显示模块， 与所述数据输入模块和所述参数获取模块连接， 用于将所述监 测区域、 目标环境 参数、 飞行参数和位置信息进行存 储、 显示和导出。 4.如权利要求1所述的智能环境监测机器人系统， 其特征在于， 所述多元数据获取系统 包括水体与大气常规指标监测模块、 遥感模块、 水体与大气采样装置； 所述水体与 大气常规指标监测模块包括搭载在无人机上的水体和大气常规传感器， 用 于监测水体和大气的常规指标， 所述水体和大气的常规指标包括水温、 气温、 湿度、 酸碱度 以及电导 率； 所述遥感模块包括搭载在无人机上的多种类型的遥感传感器， 用于获取地面环境的遥 感数据； 所述水体与大气采样装置用于收集水环境中的水样和空气中的气体样本 。 5.如权利要求 4所述的智能环境 监测机器人系统， 其特 征在于， 所述遥感模块包括： 可见光子模块， 用于获取地物的可见光波段的图像数据， 并在该图像数据中写入所述 智能环境 监测机器人系统当前的位置信息和姿态信息； 热红外子模块， 用于获取地物的地表温度图像数据， 并在该地表温度图像数据中写入 所述智能环境 监测机器人系统当前的位置信息； 高光谱子模块， 用于获取地物从近紫外到红外波段之间的图像数据， 并在该图像数据权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114511764 A 2中写入所述智能环境 监测机器人系统当前的位置信息； 激光雷达子模块， 用于获取地物的三维点云数据， 并在该三维点云数据中写入所述智 能环境监测机器人系统当前的位置信息和姿态信息； 倾斜摄影子模块， 包括多个摄像头， 用于采集地表不同角度的可见光波段的图像数据， 并记录采集时所述智能环境监测机器人系统的位置信息、 飞行高度， 以及摄像头的姿态信 息； 多光谱子模块， 包括12个光谱通道， 用于采集地表对应波段的光谱反射率数据， 得到多 个光谱图像数据， 并在每个光谱图像数据中写入所述智能环境监测机器人系统当前的位置 信息。 6.如权利要求5所述的智能环境监测机器人系统， 其特征在于， 所述多元数据获取系统 通过以下方式根据用户输入的目标环境参数， 在所述监测区域处获取所需的地面环境的感 知数据和/或采集环境样本： 当所述目标环境参数为生态环境质量 时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波 段的图像数据、 通过所述倾斜摄影子模块采集地表不同角度的可见光波段的图像数据、 通 过所述多光谱子模块采集得到多个光谱图像数据； 当所述目标环境参数为地表蒸散发量 时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波 段的图像数据、 通过 所述热红外 子模块获取地表温度图像数据； 当所述目标环境参数为植被生物量 时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波段 的图像数据、 通过所述倾斜摄影子模块采集地表不同角度的可见光波段的图像数据、 通过 所述激光雷达 子模块获取地物的三维点云数据； 当所述目标环境参数为植被 固碳量时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波段 的图像数据、 通过所述倾斜摄影子模块采集地表不同角度的可见光波段的图像数据、 通过 所述激光雷达 子模块获取地物的三维点云数据； 当所述目标环境参数为植被物种时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波段的 图像数据、 通过所述倾斜摄影子模块采集地表不同角度的可见光波段 的图像数据、 通过所 述多光谱子模块采集得到多个光谱图像数据； 当所述目标环境参数为植被分布格局时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波 段的图像数据、 通过 所述多光谱子模块采集得到多个光谱图像数据； 当所述目标环境参数为水质时， 通过所述水体与 大气常规指标监测模块获取水体的常 规指标的数值、 通过所述高光谱子模块获取地物从近紫外到红外波段之间的图像数据、 通 过所述水体与大气采样装置采集水样； 当所述目标环境参数为排污口位置时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波段 的图像数据、 通过 所述热红外 子模块获取地表温度图像数据； 当所述目标环境参数为火点位置时， 通过所述可见光子模块获取地物的可见光波段的 图像数据、 通过 所述热红外 子模块获取地表温度图像数据； 当所述目标环境参数为空气质量 时， 通过所述水体与 大气常规指标监测模块获取大气 的常规指标的数值、 通过 所述水体与大气采样装置采集空气样本 。 7.如权利要求5所述的智能环境监测机器人系统， 其特征在于， 所述数据处理系统包括 生态环境质量评价模块、 蒸散发监测模块、 植被生物量获取模块、 植被固碳量获取模块、 植权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114511764 A 3