1.一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，包括：上层建筑、主艇体(1)、船艇体监测及运动智能控制系统、航行规划与决策系统和环境监测系统，所述上层建筑、船艇体监测及运动智能控制系统、航行规划与决策系统和环境监测系统均设置在所述主艇体(1)上，其特征在于，所述主艇体(1)包括上部箱型连接桥、左右对称布置并固接于上部箱型连接桥下部的两细长片体(3)、固接于两细长片体(3)下部的主浮体(2)；其中，上部箱型连接桥横剖面为矩形，箱型连接桥长宽比为1.2-4：1，上部箱型连接桥的长度为L桥，其舯后高度H桥和宽度B桥不变，从舯部到最前端其高度H桥逐渐下降到3/5-4/5*H桥最大值和宽度B桥逐渐下降到其4/7-8/9*B桥最大值；

两细长片体(3)的长宽比为16-26：1、其几何形状及大小完全相同、其水线面以下水线面形状为近似对称翼型并不随吃水变化、其水线面以上舯前1/3尾端水线面形状与水线以下相同、其水线面以上舯前1/3艏端水线面形状为对称翼型及长宽比从连接桥处的1.5：1逐渐提升为水线面处的6：1；

两主浮体几何形状及大小完全相同、其横剖面左右各为半个椭圆或半个圆形、其长宽比为9-15：1、其长高比为8.8-16：1；

所述主浮体(2)的长度L主浮体11-55米，L桥与L主浮体之比为0.96-1.12：1，主浮体与两细长片体间距之比为1.66-8.88：1。

2.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，所述上层建筑包括风速仪(8)、风向仪(9)以及太阳能风帆(7)，通过风速仪(8)和风向仪(9)获得的外部风向风力数据，所述太阳能风帆(7)由运动智能控制系统控制角度，所述太阳能风帆(7)的风帆为辅助推进装置为无人艇航行时提供辅助动力，所述太阳能风帆(7)还能够将收集到的太阳能转化为电能储存以提高无人艇的续航能力。

3.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，所述环境监测系统包括摄像头、水源提取装置、PM2.5监测装置、温度计、PH值传感器，其中，所述摄像头实现对无人艇周围的实时监控并实现避碰功能；

所述PM2.5监测装置、温度计、PH值传感器对环境进行环境监测，并将数据实时传输；

所述水源提取装置通过定位提取保存不同位置的水，进行后期的水质检测。

4.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，所述船艇体监测及运动智能控制系统包括温度监测仪、紧急制冷装置、电源电压监测装置和电机转速监测装置，其中，所述温度监测仪负责对电机的温度进行监测；所述紧急制冷装置设置在电机外侧，当电机温度过热时，对其紧急冷却降温；

电源电压监测装置负责对无人艇的电源电压进行监测，防止电源电压过低，当监测到电源电压过低，低于设定值时，紧急采用备用电源；

所述电机转速监测辅助对电机转速进行监测，当电机转速过低或过高时，由运动智能控制系统控制电源输出功率，调整转速。

5.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，所述航行规划与决策系统能够综合无人船艇自身情况，收集到的无人船艇所在海域状况风向风速信息，以及从岸基接收的全球气候，洋流变化，进行计算分析，规划无人船艇安全，高效的运行速度以及运行航线，并通过运动智能控制系统，实时控制无人船艇运行状态以及航速航线。

6.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，所述太阳能风帆(7)包括太阳能风帆支撑杆(6)、小风帆(701)、太阳能光伏板(702)、底部旋转电机(703)、上旋转电机(704)、下旋转电机(705)、减速电机(706)、上辅助碳棒横杆(707)、下辅助碳棒横杆(708)、线绳(709)，其中，小风帆(701)固定于风帆支撑杆(6)上，风帆支撑杆(6)使用碳棒材料制成，太阳能光伏板(702)水平整齐布置于小风帆(701)上，太阳能风帆支撑杆(6)的底端采用底部旋转电机(703)竖直连接在艇体上，所述下辅助碳棒横杆(708)与太阳能风帆支撑杆(6)之间使用自由度90度的铰接，且铰接处采用下旋转电机(705)驱动转动，以便调节所述下辅助碳棒横杆(708)的角度；上侧碳棒长杆(707)与太阳能风帆支撑杆(6)之间使用自由度90度的铰接，且铰接处采用上旋转电机(704)驱动转动，以便调节所述上侧碳棒长杆(707)的角度；所述减速电机(706)通过线绳(709)与上侧碳棒长杆(707)外端固定连接，当要风帆工作时，上旋转电机(704)和下旋转电机(705)同时旋转，放下上碳棒长杆(707)和下碳棒长杆(708)；减速电机(706)旋转放下线绳(709)，线绳(709)为小风帆提供辅助固定作用；底部旋转电机(703)根据系统需要，旋转风帆到合适角度以便适应太阳的角度，在风帆工作状态下，布置在风帆一侧的太阳能光伏板(702)将收集到的太阳能经过稳压器稳压，储存在蓄电池中，增加无人艇的续航时间。

7.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，左侧的细长片体(3)和右侧的细长片体(3)中均设有电传动装置，在船体上设有控制器和电机驱动器，控制器与电机驱动器连接，电机驱动器与电传动装置连接，所述电传动装置包括依次连接的电机、万向联轴节、传动轴和螺旋桨(4)。

8.根据权利要求1所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，所述航行规划与决策系统还包括GPS(11)，九轴传感器(12)、陀螺仪，其中位于无人艇船体上的GPS(11)确定无人艇的位置坐标及目标点的位置坐标，九轴传感器(12)得出偏离方向角度，并与单片机中的控制程序相结合，实现无人艇的自主巡航和多种监测模式。

9.根据权利要求6所述的一种海洋环境监测绿色能源小水线面改良双体无人船艇，其特征在于，还包括光敏元件，所述光敏元件与控制系统连接，以便通过光敏元件检测的太阳光来控制底部旋转电机驱动角度，提高风帆利用太阳能和风能的效率。

10.一种基于性能综合优化计算小水线面改良双体无人船艇的各尺度比及各部分几何形状的方法，其特征在于，其用于权利要求1-9任意一项所述的小水线面改良双体无人船艇的计算优化，其包括以下步骤：(1)选取设计变量

共选取了18个设计变量，包括：船长L，船宽B，吃水T，潜体长度Lh，潜体直径D1，支柱长度LS，支柱最大宽度ts，浮心纵向位置Lcp，方形系数Cb，水线长Lw，水线面系数Cw，双体船片体间距C0，重心高度Zg，螺旋桨直径DP，盘面比Aeo，螺距比PDP，螺旋桨转速N，设计航速VS；

(2)构建优化数学模型

根据幂指数乘积的形式构造水面无人艇的综合性能总目标函数：

α1 α2 α3 α4 α5

F(x)＝f1(x) *f2(x) *f3(x) *f4(x) *f5(x)

式中：f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)、f5(x)分别为无人船艇阻力及推进性能、操纵性、横稳性和纵稳性、绿色能源利用率及系统可靠性、总布置特性和环境监测功能的目标函数，α1,α

2,α3,α4,α5分别为四个系统的权重，且有α1*α2*α3*α4*α5＝1，每个子目标函数的具体表达式如下：f1(x)为快速性目标函数，采用无人艇阻力与推进装置的效率分别作为目标函数，其表达式为，f2(x)为操纵性目标函数，采用三一有义波幅作为目标函数，其表达式为，

f2(x)＝2.00σζ

f3(x)为横稳性和纵稳性目标函数，其表达式如下，

f3(x)＝GMTβ1·GMLβ2

β1、β2为横稳性和纵稳性目标函数的权重，且满足β1·β2＝1；

f4(x)为绿色能源利用率及系统可靠性，C1(x)为绿色能源利用率及系统可靠性指标，其表达式如下，f4(x)＝C1(x)

f6(x)为总布置特性与环境监测功能目标函数，D1(x)为总布置特性指标，D2(x)为环境监测功能特性指标，其表达式如下，f5(x)＝D1β1·D2β2

(3)约束条件

约束条件包括：静水浮性约束、推力阻力平衡约束、转矩平衡约束、初稳性高约束、横摇、纵摇约束、螺旋桨需满足空泡约束、绿色能源系统约束；

通过结合该艇的艇型性能和绿色能源系统建立了优化目标函数，其最终的表现形式为优化适应度值；结合智能优化方法遗传算法和并行策略，将优化适应度值与优化方法接口实现算法及策略的综合优化计算，最终得出其尺度及各部分几何形状。