多旋翼辅助测量水生环境中不规则形状物体的风致漂移
大气与海洋物理
2021-03-24 v2 流体动力学
摘要
随着社会各界海事活动的增加，海洋危险溢油和搜救事件愈发频繁。然而，由于缺乏准确预测小物体位置的信息，应急响应时间仍是一个制约因素。现有的漂移特性表征技术仅限于那些漂移特性不受载风与表面流传感器影响的物体。为应对这一挑战，我们研究了多旋翼无人机系统（UAS）及嵌入式导航技术的应用，用于按需测量风速与表面流速以表征小物体的漂移特性。我们使用现成的四旋翼在距水面10 m高度处测量漂移物体附近的风速。我们还利用UAS级姿态与航向参考系统及GPS天线构建了防水追踪模块，记录水中漂移物体的位置、朝向以及平移与旋转速度。四旋翼与防水追踪模块在湖泊和海洋环境的现场实验中部署，以表征模拟水中人员的人体模型的风压差参数。发现风压差参数与此前基于常规风与表面流观测得出的估计值在同一数量级内。我们还确定，多旋翼UAS与防水追踪模块可提供准确且高分辨率的周围环境信息，这些信息对于理解朝向变化如何影响水中漂浮小物体的顺风位移与换舷特性至关重要。这些发现支持进一步开发和应用多旋翼UAS技术用于风压差表征，并理解物体顺风相对朝向对其漂移特性的影响。
引用
@article{arxiv.2012.13665,
title = {Multirotor-assisted measurements of wind-induced drift of irregularly shaped objects in aquatic environments},
author = {Javier Gonzalez-Rocha and Alejandro J. Sosa and Regina Hanlon and Arthur A. Allen and Irina Rypina and David G. Schmale and Shane D. Ross},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.13665},
year = {2021}
}