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该系统可满足农业、城市、河流、湿地、海洋等多种环境监测和精细化服务要求。

1.2技术、产品及服务对象

为进一步阐述互联网+多智能体信息服务系统的应用对象和服务方式,我们通过三个案例举例说明。

(1)城市市政市容监控服务

本公司与三亚市市政市容委员会合作,正在搭建以无人机、系留气球为视频信息采集平台,搭载Wi-Fi、3G视频传输终端,通过互联网完成实时视频向三亚市城市管理数字化中心传输工作。

系留气球通过在固定区域升空完成视频采集与传输,无人机将通过车载平台向监控点进行投放,数字化中心产生任务指令,通过互联网和3G技术指挥无人机起降和航拍路径规划,实现兴趣区域的违法建筑、垃圾倾倒、占道经营等违法现象进行视频监控。

(2)湿地环境信息采集服务

由于湿地特殊的地理位置,在湿地环境信息采集服务中往往无法通过运营商提供的移动通信网络完成数据和视频的远距离传输。

针对该问题,本公司采用两种方式解决该问题。

首先,利用无人船搭载环境监测传感器,水样采集装置,完成定期巡逻任务。

在无人船执行巡逻任务时,可与岸基传感器网络通信,收集传感器网络采集信息,当到达通信信号覆盖区域时,向指挥中心进行数据上报;

其次,可通过无人机与无人船协同完成湿地环境采集,即无信息人船搭载无人机进行巡逻任务,无人船负责收集岸基无线传感器网络信息,无人机起飞后收集湿地内陆传感器网络信息,收集完毕后返回无人船,由无人船负责信息上报。

(3)精准农业服务

目前无人在农业方面的应用主要集中无人机农药喷洒和灾情预警。

尤其在遥控无人机进行大面积农药喷洒方面获得大量应用,但应用效果受到地形地貌、自然气候、无人机装备功能等因素影响,无法实现精准喷洒,实际使用效果并不理想。

为此,本公司利用互联网+多智能体信息服务系统,通过在农田部署各类型无线传感器网络实现土壤和植物长势监测,相关数据通过互联网上报服务中心,服务中心可对收集数据进行分析,并在获得的分析结果基础上,对部署在相关区域的多架无人机完成远距离任务下发,实现喷洒药量和喷洒区域的精准控制。

1.3产品开发、生产策略,行业特点、竞争焦点

本公司围绕无人机、无人船的自主控制和协同控制软硬件平台、远距离轻便宽带通信设备开展产品研发工作,设计生产的智能化产品具有应用行业的适用性。

目前自主和协同飞行的无人机、无人船等相关产品还处于成果转换化阶段,即已完成实验室测试,外场测试等工作,需要进一步对产品外观、软硬件功能、生产工艺进行定型,并积极联系产品代工厂家和销售渠道,实现产品市场化。

在大量的应用需求驱动下,国内关于无人机、无人船等智能化产品的生产和销售公司很多,但绝大多数属于系统集成公司,即通过购买自主控制模块和相关组件完成拼装,例如根据我国商业部统计,截止2104年7月,我国从事遥控无人机生产的民营厂家约400家,多数厂家前身为航模公司,具备自主研发能力和产品设计的公司仅占7%,约30家;

由于无人船受使用环境局限性较大,生产厂家相对较少,目前国内从事该项研究和生产的机构多为研究所、专业院校和大型国有企业。

在以上行业背景下,关于无人机和无人船行业的竞争焦点主要分为两个层次:

(1)低附加值的民用领域

该领域主要集中在玩具型智能化产品的设计与开发,竞争焦点在于产品的价格和质量。

通过市场调查,目前将遥控无人机和遥控无人船作为玩具来销售的公司是该行业的主力军,相关公司生产的产品功能较单一,性能差距不大,用户主要通过遥控器完成短距离的飞行、航行和航拍。

由于组装配件功能简单,因此产品的零售价格较低,一般为200.00元-1500.00元,市场价格竞争非常激烈。

(2)高附加值的民用领域

该领域用户主要为企事业单位和民营服务公司。

相关用户着重追求智能化产品功能与应用领域的适应性,产品的可扩展性和较高的自主智能性。

在此背景下市场销售的智能产品研发周期相对较长,研发公司需要储备大量的研发人员和测试资金,其产品零售价格也相对较高,从几万元到上千万元不等。

由于各高附加值的民用行业对智能化产品功能需求有较大区别,这也使面向高附加值领域的智能化产品公司市场准入门槛较高。

目前在高附加值的民用领域竞争的焦点在于产品的自主性能、有效工作时间、对不同应用环境和工作对象的适应能力,以及对传感器数据处理能力。

1.4主要技术指标和关键技术说明

本公司研发的互联网+多智能体信息服务系统,主要技术包括两部分:

智能体平台和信息服务系统。

关键技术及主要技术指标如下:

(1)智能体平台

①多旋翼无人机平台,以STM32F103VC微控制器为核心控制单元,以KeiluVision4作为集成开发环境,以PX4FLOW光流模块和GPS模块作为位置传感器,实现飞行器相对于地面的位置检测即作为多旋翼控制的PWM输入量,并选用MPU6050和三轴磁力计作为多旋翼的姿态测量系统,通过欧拉角和四元数进行姿态解算,通过PID控制算法进行电机控制,从而矫正飞行姿态,从而实现稳定飞行。

具体参数如下:

lGPS/AHRS导航定位,GPS信号不稳定时可自动切换为AHRS模式,以确保飞行安全;

l控制指令更新频率为50Hz,支持导航点预先设置、航迹中途修改和自主航迹规划3种模式;

l系统集成3轴陀螺仪、磁传感器、气压传感器、飞行数据记录仪,通用I/O和RS232串口通信;

l机载控制系统电压范围8-24V,能耗<

5W,重量250-300g;

l地面站硬件系统支持1W发射功率下15-20km的远程控制指令传输。

l通信系统能够适应海面电磁环境,适合无人机搭载;

l采用IEEE802.11g或IEEE802.22标准,在工作频率700MHz、信道宽度20MHz、1W下能够实现10km范围内无人机-无人机、无人机-母船通信组网,数据传输速2Mbps。

②无人船平台,以STM32F103VC微控制器为核心控制单元,以KeiluVision4作为集成开发环境,以GPS模块作为位置传感器,实现远距离遥控航行和自主航行。

lGPS/AHRS导航定位,GPS信号不稳定时可自动切换为AHRS模式,以确保航行安全;

l船载载电源系统提供电压范围14.8-24V;

l可搭载无人机起降;

l船体尺寸3-5m;

l船体材料为橡胶或硬塑料,橡胶船体便于运输;

l续航时间10小时,作业半径20km。

③系留气球平台,凯夫拉纤维缆绳和氦气气球构成,气球可吊装应急通信设备,视频采集设备和其他多类型传感器。

l气球升空最大高度1000m;

l气球电力系统为地面供电,提供14.8-24V电源;

l数据传输可提供Wi-Fi、3G、4G通信;

l最大升空重量6kg;

l持续升空时间时间3-4周。

(2)信息服务系统

以LabVIEW2015为上位机集成开发环境,以NIUSRP-2952R作为收发控制单元,实现多智能体的协同指挥和信息接收、数据融合处理功能,并通过互联网向用户发布定制信息和数据。

该系统既可作为现场操控人员的上位机调试系统,搭配不同数量的硬件和软件模块实现具体应用;

用户及指挥中心也可通过互联网利用电脑、PAD或者手机实现远程监控及调度。

具体特性如下:

l体积小巧,便于携带(约26.67cm×

4.06cm×

21.84cm,1.588kg,12W),搭配一台笔记本电脑即可实现现场操作;

l频率范围:

400MHz-4.4GHz;

l2x2MIMO,可扩展至更高通道数MIMO系统

l具备GPS定位功能;

l实时显示各智能体工作状态;

l实时接收各智能体所搭载传感器信息,并进行自主或半自主决策;

l具备地图显示功能,支持导航点自主及人工设置和修正;

l支持基于互联网的远程显示和控制功能,远端屏幕显示内容与上位机屏幕显示内容基本一致。

1.5目前所处发展阶段、与国内外同行业其它公司同类技术

本公司人员主要来自海南大学信息科学技术学院的教师和研究生,主体研发人员毕业于国内和国外知名院校的博士,拥有长期从事智能体和互联网相关技术的研发经验,相关研究工作获得了科技部支撑计划、科技部对外合作专项、国家自然科学基金、海南省自然科学基金的支持,编写发表了多篇著作和高水平论文,申请了多项专利。

经过多年研究与探索,通过成立三亚XXX科技有限公司进一步实现科研成果转化。

目前,相关智能化产品和信息服务系统处在调试阶段。

本公司在智能体自主控制和协同控制等关键技术研发方面具有国内先进水平,与国内外同行相比在智能控制算法和协同控制技术研究方面具有先进性。

目前通过与俄罗斯莫斯科动力大学自动化系、英国埃塞克斯大学计算机系进行技术合作和技术引进,获得了一批关键技术的图纸和软件系统,外方人员将于今年11月来访海南,届时利用1-2个月时间进一步完善产品功能。

本公司产品与国内其他公司产品相比较,具有自主性能强,恶劣环境下控制稳定性高的优点,尤其在海洋环境下开展的实测显示,相关产品具备了对热带海洋高湿、高温及大风天气的适应性。

同时本公司在多智能体协同控制方面拥有国内领先的协同控制算法和协同机制,目前研发的无人机与无人船协同系统在市场未见该类型产品。

1.6产品及服务的新颖性、先进性和独特性

本公司产品的新颖性主要有:

研发了适用于海上搜救的多无人机系统、湿地环境监测无人船、城市系留气球应急通信系统,相关平台可通过与互联网技术、移动通信技术结合,实现了远距离实时监控、任务下发、数据分析功能。

这些创新新性技术能够为平安城市建设、农业精准化和海南省环境监管提供有力支撑。

本公司主要以智能化产品研发、销售、政府/企业服务外包、信息化数据销售、人员培训等方式完成服务。

服务对象包括:

智慧城市、平安社区、房地产或市政设施建设监测、精准农业、湿地监测、海洋环境监测等。

由于公司主要成员来源于海南大学,在先进成果跟踪、持续性研究、国家研究经费扶持、科研成果转化等方面有得天独厚的优势。

因此,在政府/企业服务外包方面能够建立起充分的信任机制。

目前,本公司与三亚市市政市容委签订了三亚市主城区的违建、垃圾倾倒的服务外包合同,自2015年5月1日起承担了相关的数据采集工作。

目前,正在洽谈系留气球对城建建筑垃圾倾倒的监控服务外包。

2、产品市场分析

(市场定位及需求分析,行业历史与前景分析与预测,产品市场概况,市场需求程度,规模及增长趋势,市场定位的合理性,未来市场销售

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