CN108536153A - 一种智能化测线控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化测线控制系统，其技术方案要点是基于多波束系统测深、坐标、开角、扫宽的内在联系实现无人艇自主调向定点上线功能、自动检测相邻波束重叠率功能以及根据预设条件自动调节船舶走向功能，解决了传统海洋测绘无人艇依赖传统人工规划测线走线出现相邻波束覆盖不完全、重叠率不满足要求的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能化测线控制系统。
背景技术
多波束测深系统是目前海洋测绘领域里应用比较广泛的一种测绘仪器，主要用于海底地形测量、扫海测量和海上施工区域的测量。装在测量船上的多波束测深系统，每发射一个声脉冲，可以获得船下方的垂直深度，同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十个水深值，从而实时绘出海底地貌图。通过船上计算机对各种数据的处理，可由绘图仪绘出等深线图，精确测定航行障碍物的位置、深度。
传统多波束测深系统安装在测量船或者渔船上，测量人员预先规划测线，并由驾驶人员控制测量船上线测量，随着近几年以无人艇为代表的新型海洋测绘载体的出现，由于缺少了船上人员的实时监控与人工的调整船舶走向，如果仍旧依靠传统规划测线，对海底起伏变化明显的区域，若未进行测线加密，则可能出现相邻测线波束覆盖不完全的情况，对此，测绘人员需要在测后根据扫测的覆盖情况，对遗漏空白区域进行补测，这增加了不少测绘工作量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实现满足要求重叠率的测区水深数据全覆盖，不仅提高了工作效率，同时实现无人艇的智能化走线测绘的智能化测线控制系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种智能化测线控制系统，包括无人艇、安装于无人艇上的多波束测深系统、姿态传感器、GPS定位设备和控制系统，其执行步骤为：
(1)、根据测区主要测深线的方向，确定测量区域的外围；
(2)、由无人艇搭载GPS及多波束测深系统，在测量区域的外围测量一周，获得测量区域的外围各点的水深值及坐标；
(3)、设定测量区域的外围的一边为测区主要测深线的方向，即第一条测线，由已获得的水深值、坐标信息、以及预设的相邻波束重叠率，确定第二条测线的上线点及主方位；
(4)、由第一条测线的坐标及水深值、多波束开角大小，计算模拟出扫测的边界；
(5)、由第二条测线上实时的水深数值、多波束开角，计算模拟出扫测的边界；
(6)、两个边界的重叠区域为重叠宽度，计算实时的两条测线间距，由重叠宽度和测线间距，实时监测与预设相邻波束重叠率的差异变化；
(7)、当重叠率过大或不足时，经系统计算，发出调整舵向角的指令，使无人艇自动完成动作，达到预设的相邻波束重叠率。
本发明进一步设置为：根据步骤(4)和(5)中的多波束开角，设定多波束开角为θ；
多波束测深系统的横摇ROLL值误差为δ，包含实时横摇角度及安装误差；
设定多波束测深系统的中央波束水深为H；
设定无人艇坐标为(X1，Y1)，方向向量为由中央波束点到波束边界点为波束扫测方向与航行方向保持垂直，则
本发明进一步设置为：多波束扫测距离计算公式为：
{H*tan((θ/2-δ)〕}2＝(X1-X2)2+(Y1-Y2)2。
本发明进一步设置为：通过公式计算无人艇起始点扫测到的边界点(X2，Y2)，并以此类推，获得该条测线的边界。
本发明进一步设置为：由实时计算的多波束边界点位置，距第一条测线边界的距离为重叠波束宽度M’，中央波束点的位置距第一条测线的距离为测线间距M，则相邻波束重叠率T＝M’/M。
本发明进一步设置为：根据上述执行步骤，测线控制系统能够完成无人艇自主调向定点上线、自动计算监测相邻波束重叠率功能、以及根据预设条件自动调节走向。
本发明具有下述优点：基于GPS实时反馈的坐标、多波束中央波束的深度以及多波束的开角等信息，使无人艇不再依赖传统的人工测线规划，能够完成自主调向定点上线(两测线之间的上下线衔接)，同时根据预设的相邻波束重叠率，系统自动计算监测相邻波束重叠率、自主调节船舶走向，实现满足要求重叠率的测区水深数据全覆盖，不仅提高了工作效率，同时实现无人艇的智能化走线测绘。
附图说明
图1为本发明的无人艇自主调向定点上线功能显示图；
图2为本发明的自动计算监测相邻波束重叠率功能显示图；
图3为本发明的根据预设条件自动调节船舶走向功能显示图。
具体实施方式
参照图1至3所示，本实施例的一种智能化测线控制系统，包括无人艇、安装于无人艇上的多波束测深系统、姿态传感器、GPS定位设备和控制系统，其执行步骤为：
(1)、根据测区主要测深线的方向，确定测量区域的外围；
(2)、由无人艇搭载GPS及多波束测深系统，在测量区域的外围测量一周，获得测量区域的外围各点的水深值及坐标；
(3)、设定测量区域的外围的一边为测区主要测深线的方向，即第一条测线，由已获得的水深值、坐标信息、以及预设的相邻波束重叠率，确定第二条测线的上线点及主方位；
(4)、由第一条测线的坐标及水深值、多波束开角大小，计算模拟出扫测的边界；
(5)、由第二条测线上实时的水深数值、多波束开角，计算模拟出扫测的边界；
(6)、两个边界的重叠区域为重叠宽度，计算实时的两条测线间距，由重叠宽度和测线间距，实时监测与预设相邻波束重叠率的差异变化；
(7)、当重叠率过大或不足时，经系统计算，发出调整舵向角的指令，使无人艇自动完成动作，达到预设的相邻波束重叠率。
根据步骤(4)和(5)中的多波束开角，设定多波束开角为θ；
多波束测深系统的横摇ROLL值误差为δ，包含实时横摇角度及安装误差；
设定多波束测深系统的中央波束水深为H；
设定无人艇坐标为(X1，Y1)，方向向量为由中央波束点到波束边界点为波束扫测方向与航行方向保持垂直，则
多波束扫测距离计算公式为：
{H*tan〔(θ/2-δ)〕}2＝(X1-X2)2+(Y1-Y2)2。
通过公式计算无人艇起始点扫测到的边界点(X2，Y2)，并以此类推，获得该条测线的边界。
由实时计算的多波束边界点位置，距第一条测线边界的距离为重叠波束宽度M’，中央波束点的位置距第一条测线的距离为测线间距M，则相邻波束重叠率T＝M’/M。
根据上述执行步骤，测线控制系统能够完成无人艇自主调向定点上线、自动计算监测相邻波束重叠率功能、以及根据预设条件自动调节走向。
通过采用上述技术方案，根据附图1所示的自主调向定点上线功能：
(1)控制无人艇沿待测测区外围测量一圈(A0-B0-Bn-An)，则这一圈的中央波束水深数据及坐标已知。
(2)指定无人艇测量的第一条线A0-B0，当无人艇行驶至B0点，由系统发出调头指令。
(3)B0点的水深数据已知，多波束开角已知，外围测区水深数据已知，可计算扫测边界，根据预设好的相邻波束重叠率，系统自动检索符合条件的测区外围上线点B1。
(4)无人艇完成由B0-B1的自主调向定点上线，并以此类推。
根据附图2所示的自动计算监测相邻波束重叠率功能(由测线1到测线2)：
(1)无人艇沿测线1行进，可知实时的测量水深，由测量水深及波束开角确定波束扫测外围边界1及测线1。
(2)无人艇完成自主调向定点上线至测线2，同原理(1)，可知测线2波束外围实时边界2及测线2。
(3)根据外围边界1及外围边界2，采用合适的算法(垂线法或交线法)，可计算波束重叠宽度M’，测线1与测线2间距M，则重叠率T＝M’/M。
根据附图3所示的根据预设条件自动调节船舶走向功能(由测线1到测线2，多波束水深测量要求相邻波束有一定的覆盖重叠率)：在B0点上多波束监测到中央波束水深发生明显变化，则其波束扫测边界也发生变化，由于设定了相邻波束重叠率，系统监测到此位置不满足预设重叠率，经系统计算，发出调整船舶走向的指令，即调整船舶走向角度L，至船舶到B1点，符合重叠率要求，继续沿主方向航行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种智能化测线控制系统，包括无人艇、安装于无人艇上的多波束测深系统、姿态传感器、GPS定位设备和控制系统，其特征在于：其执行步骤为：
(1)、根据测区主要测深线的方向，确定测量区域的外围；
(2)、由无人艇搭载GPS及多波束测深系统，在测量区域的外围测量一周，获得测量区域的外围各点的水深值及坐标；
(3)、设定测量区域的外围的一边为测区主要测深线的方向，即第一条测线，由已获得的水深值、坐标信息、以及预设的相邻波束重叠率，确定第二条测线的上线点及主方位；
(4)、由第一条测线中央波束的坐标及水深值、多波束开角大小，计算模拟出扫测的边界；
(5)、由第二条测线上实时的水深数值、多波束开角，计算模拟出扫测的边界；
(6)、两个边界的重叠区域为重叠宽度，计算实时的两条测线间距，由重叠宽度和测线间距，实时监测与预设相邻波束重叠率的差异变化；
(7)、当重叠率过大或不足时，经系统计算，发出调整舵向角的指令，使无人艇自动完成动作，达到预设的相邻波束重叠率。
2.根据权利要求1所述的一种智能化测线控制系统，其特征在于：根据步骤(4)和(5)中的多波束开角，设定多波束开角为θ；
多波束测深系统的横摇ROLL值误差为δ，包含实时横摇角度及安装误差；
设定多波束测深系统的中央波束水深为H；
设定无人艇坐标为(X1，Y1)，方向向量为由中央波束点到波束边界点为波束扫测方向与航行方向保持垂直，则
3.根据权利要求2所述的一种智能化测线控制系统，其特征在于：多波束扫测距离计算公式为：
{H*tan〔(θ/2-δ)〕}2＝(X1-X2)2+(Y1-Y2)2。
4.根据权利要求3所述的一种智能化测线控制系统，其特征在于：通过公式计算无人艇起始点扫测到的边界点(X2，Y2)，并以此类推，获得该条测线的边界。
5.根据权利要求4所述的一种智能化测线控制系统，其特征在于：由实时计算的多波束边界点位置，距第一条测线边界的距离为重叠波束宽度M’，中央波束点的位置距第一条测线的距离为测线间距M，则相邻波束重叠率T＝M’/M。
6.根据权利要求5所述的一种智能化测线控制系统，其特征在于：根据上述执行步骤，测线控制系统能够完成无人艇自主调向定点上线、自动计算监测相邻波束重叠率功能、以及根据预设条件自动调节走向。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042808A2 (de) * | 1999-12-08 | 2001-06-14 | Stn Atlas Marine Electronics Gmbh | Verfahren zum bestimmen der mittleren schallgeschwindigkeit eines gewässers |
| CN101750614A (zh) * | 2008-11-27 | 2010-06-23 | 光电株式会社 | 无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法 |
| CN105270583A (zh) * | 2014-07-03 | 2016-01-27 | 天津北洋蓝水科技有限公司 | 测量型无人艇及测量方法 |
| CN107560604A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-09 | 深圳市云洲创新科技有限公司 | 测深系统的测线自动规划方法、计算设备和无人船 |
| CN107741232A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-27 | 北京润科通用技术有限公司 | 一种测量船的航路规划方法及装置 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042808A2 (de) * | 1999-12-08 | 2001-06-14 | Stn Atlas Marine Electronics Gmbh | Verfahren zum bestimmen der mittleren schallgeschwindigkeit eines gewässers |
| CN101750614A (zh) * | 2008-11-27 | 2010-06-23 | 光电株式会社 | 无人艇自动观测系统以及无人艇自动观测方法 |
| CN105270583A (zh) * | 2014-07-03 | 2016-01-27 | 天津北洋蓝水科技有限公司 | 测量型无人艇及测量方法 |
| CN107560604A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-09 | 深圳市云洲创新科技有限公司 | 测深系统的测线自动规划方法、计算设备和无人船 |
| CN107741232A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-27 | 北京润科通用技术有限公司 | 一种测量船的航路规划方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王闰成 等: ""多波束测深外业实施研究"", 《海洋测绘》 * |
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