CN108803630A - 一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，所述无人船系统包括采集设备，所述采集设备包括单波束测深仪、多波束测深仪、ADCP声学多普勒流速剖面仪、水质仪；数据采集系统，所述用于采集所述采集设备采集的数据；数据处理系统，所述数据处理系统用于数据取样与修正；数据导出系统，所述数据导出系统用于待所有的测线数据采样完后需要把htt文件转换为需要的成果数据，本发明使用无人船一体化调查系统进行测量，可有效解决传统作业方式效率低下，受地形环境等因素限制较大的情况，其中使用无人船搭载单波束测量1分钟能打60个点以上，以及无人船搭载多波束为免安装校准，节约测前的90％的准备时间。
Description
技术领域
本发明涉及水下地形测量领域，具体为一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法。
背景技术
随着科技的发展，在水下地形测量的项目中，传统作业主要以人工使用RTK、租船、皮划艇的方式完成项目。浅滩区域常常通过人工带着RTK的方式作业，但是下水测量较为危险并且作业时间较长；对于皮划艇，水上设备难以固定，故此精度的要求常常使作业者头疼；而在租船上，每次测前的准备时间通常会花费2-3小时之久，租船和养船的费用相对较高，有些特殊区域就连找船也是个问题。所以，其实传统方式很难满足项目工期要求和作业要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，使用无人船一体化调查系统进行测量，可有效解决传统作业方式效率低下，受地形环境等因素限制较大的情况，其中使用无人船搭载单波束测量1分钟能打60个点以上，以及无人船搭载多波束为免安装校准，节约测前的90％的准备时间。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，所述无人船系统包括采集设备，所述采集设备包括单波束测深仪、多波束测深仪、ADCP声学多普勒流速剖面仪、水质仪；数据采集系统，所述用于采集所述采集设备采集的数据；数据处理系统，所述数据处理系统用于数据取样与修正；数据导出系统，所述数据导出系统用于待所有的测线数据采样完后需要把htt文件转换为需要的成果数据；以及地形测量的方法包括以下步骤：
步骤(1)：对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
步骤(2)：航线规划，然后对航线中的数据进行采集，其中航线规划包括标定和方向校正完成并确定可行之后，通过岸基控制模块快速解算航线后发送船体控制指令，工控计算机读取指令后控制方向舵机和油门舵机，实现测量船的方向和速度的控制，以及工控计算机通过接受岸基控制模块的控制信号，利用输出PWM信号控制方向舵机实现对船体的方向控制，并输出PWM信号控制油门舵机实现对船体的速度控制，从而实现远程控制和自动导航；
步骤(3)：对采集的数据进行处理。
优选的，无人船内设有中央控制板以及水下地形测量传感器，船体前端的上表面设有摄像头以及超声波测障元件；所述船体的后端连接有推进结构，所述推进结构呈竖直状朝下延伸布置，其包括有带螺旋桨的推进器。
优选的，所述多波束测深仪的作业模式包括以下步骤：
对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
航线校准和航线规划，然后对校准线进行采集；
对校准线进行姿态校准；
对采集的数据进行质量检测和修正。
优选的，所述采集设备还包括图像采集模块、双频测深仪。
优选的，所述推进器的外表面设有防缠绕结构，所述防缠绕结构包括缠绕在推进器外表面的锯条。
优选的，还包括控制器系统，所述控制器系统用于控制姿态传感器，所述姿态传感器集成有三轴加速度传感器。
优选的，还包括无线控制模块，所述无线控制模块用于控制所述控制器系统，对无人船系统进行姿态的调整，用于将PWM信号控制推进器实现对船体的速度控制，从而实现远程控制和自动导航。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明使用无人船一体化调查系统进行测量，可有效解决传统作业方式效率低下，受地形环境等因素限制较大的情况，其中使用无人船搭载单波束测量1分钟能打60个点以上，以及无人船搭载多波束为免安装校准，节约测前的90％的准备时间。
附图说明
图1为本发明中单波束测深仪的作业模式示意图；
图2为本发明中多波束测深仪的作业模式示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图2，本发明提供的一种实施例：一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，无人船系统包括采集设备，所述采集设备包括单波束测深仪、多波束测深仪、ADCP声学多普勒流速剖面仪、水质仪；数据采集系统，所述用于采集所述采集设备采集的数据；数据处理系统，所述数据处理系统用于数据取样与修正；数据导出系统，所述数据导出系统用于待所有的测线数据采样完后需要把htt文件转换为需要的成果数据；
以及地形测量的方法包括以下步骤：
步骤(1)：对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
步骤(2)：航线规划，然后对航线中的数据进行采集，其中航线规划包括标定和方向校正完成并确定可行之后，通过岸基控制模块快速解算航线后发送船体控制指令，工控计算机读取指令后控制方向舵机和油门舵机，实现测量船的方向和速度的控制，以及工控计算机通过接受岸基控制模块的控制信号，利用输出PWM信号控制方向舵机实现对船体的方向控制，并输出PWM信号控制油门舵机实现对船体的速度控制，从而实现远程控制和自动导航；
步骤(3)：对采集的数据进行处理。
在本发明中，无人船内设有中央控制板以及水下地形测量传感器，船体前端的上表面设有摄像头以及超声波测障元件；所述船体的后端连接有推进结构，所述推进结构呈竖直状朝下延伸布置，其包括有带螺旋桨的推进器。
在本发明一优选的实施例中：单波束测深仪的作业模式包括以下步骤：
步骤(1)：对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
步骤(2)：航线规划，然后对航线中的数据进行采集；
步骤(3)：对采集的数据进行处理。本发明使用无人船搭载单波束测量1分钟能打60个点以上。与现有的人工拿单波束测量1分钟能打5个点左右；以及现有的皮划艇难以固定住测深仪的支架，精度难以达到要求；租船：租船+安装+校准长达2小时，耗费时间长。
在本发明一优选的实施例中：多波束测深仪的作业模式包括以下步骤：
步骤(1)：对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
步骤(2)：航线校准和航线规划，然后对校准线进行采集；
步骤(3)：对校准线进行姿态校准；
步骤(4)：对采集的数据进行质量检测和修正。现有的通过有人船安装多波束，安装+校准准备时间长达3-4小时，本发明可以节约大量的人力和物力。
在本发明一优选的实施例中：采集设备还包括图像采集模块、双频测深仪。
在本发明一优选的实施例中：所述推进器的外表面设有防缠绕结构，所述防缠绕结构包括缠绕在推进器外表面的锯条。
在本发明一优选的实施例中：还包括控制器系统，所述控制器系统用于控制姿态传感器，所述姿态传感器集成有三轴加速度传感器，进一步优选，还包括无线控制模块，所述无线控制模块用于控制所述控制器系统，对无人船系统进行姿态的调整。可以解决无人测控船的推进结构需要配置结构较为复杂的转向结构，导致结构复杂、安装麻烦、能耗高、成本高，以及无人测控船体积、难以对水下地形全面测量的问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：所述无人船系统包括采集设备，所述采集设备包括单波束测深仪、多波束测深仪、ADCP声学多普勒流速剖面仪、水质仪；数据采集系统，所述用于采集所述采集设备采集的数据；数据处理系统，所述数据处理系统用于数据取样与修正；数据导出系统，所述数据导出系统用于待所有的测线数据采样完后需要把htt文件转换为需要的成果数据；以及地形测量的方法包括以下步骤：
步骤(1)：对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
步骤(2)：航线规划，然后对航线中的数据进行采集，其中航线规划包括标定和方向校正完成并确定可行之后，通过岸基控制模块快速解算航线后发送船体控制指令，工控计算机读取指令后控制方向舵机和油门舵机，实现测量船的方向和速度的控制，以及工控计算机通过接受岸基控制模块的控制信号，利用输出PWM信号控制方向舵机实现对船体的方向控制，并输出PWM信号控制油门舵机实现对船体的速度控制，从而实现远程控制和自动导航；
步骤(3)：对采集的数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：无人船内设有中央控制板以及水下地形测量传感器，船体前端的上表面设有摄像头以及超声波测障元件；所述船体的后端连接有推进结构，所述推进结构呈竖直状朝下延伸布置，其包括有带螺旋桨的推进器。
3.根据权利要求2所述的一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：所述多波束测深仪的作业模式包括以下步骤：
对待测地的测量勘察，以及设备的安装调试；
航线校准和航线规划，然后对校准线进行采集；
对校准线进行姿态校准；
对采集的数据进行质量检测和修正。
4.根据权利要求3所述的一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：所述采集设备还包括图像采集模块、双频测深仪。
5.根据权利要求4所述的一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：所述推进器的外表面设有防缠绕结构，所述防缠绕结构包括缠绕在推进器外表面的锯条。
6.根据权利要求5所述的一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：还包括控制器系统，所述控制器系统用于控制姿态传感器，所述姿态传感器集成有三轴加速度传感器。
7.根据权利要求6所述的一种无人船系统及基于该无人船系统进行地形测量的方法，其特征在于：还包括无线控制模块，所述无线控制模块用于控制所述控制器系统，对无人船系统进行姿态的调整，用于将PWM信号控制推进器实现对船体的速度控制，从而实现远程控制和自动导航。
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