CN109774392B - 一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，包括高地隙四驱车，高地隙四驱车包括车体，车体的上后部设置有测绘部件。车体的两侧设置有可伸展的侧裙，侧裙上固定连接有浮筒。测绘部件包括支撑平台，支撑平台的上表面设置有金属外壳，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航系统，金属外壳上连接有激光扫描仪，金属外壳上还设置有金属框架，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机，工业相机上连接有连接杆，连接杆的上端设置有GNSS天线。支撑平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置。本发明对载体多个方面内进行优化，为潮间带空白区测量提供了充分的支持。

Description

一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备

技术领域

本发明涉及潮间带测绘领域，具体涉及一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备。

背景技术

潮间带是河流入海口或海岸受潮汐影响的高低潮之间的地带，海洋资源极其丰富，发展潜力巨大。首先，潮间带是海陆交互作用的重要地带，蕴含丰富的环境信息，变化频繁，是研究现代海岸动态变化和环境变迁的参照物；其次，该区域建设港口、旅游开发和滩涂养殖等人类开发利用活动频繁，具有重要的经济价值。

随着海洋经济的快速发展，潮间带人类开发活动频繁和无序，资源开发与保护面临的形式越来越严峻。潮间带空间地理数据缺失，现势性不足，严重制约了潮间带资源的开发与保护。因此，准确获取潮间带空间地理数据，对制定潮间带开发与保护规划，实现海洋资源科学管理和决策有重要意义。然而，潮间带地形复杂多变，测量难度大，单波束水深测量和人工测点等传统的潮间带地形测量方法具有效率低、作业量大、精度低、危险区域无法到达等诸多局限性。激光雷达测量技术可以快速完成水上地形测量，但在水膜覆盖潮滩区域无法采集数据，且受瞬时潮水、天气等影响较大。

随着移动测量技术的发展，衍生出了适应潮间带测绘特殊作业环境，填补潮间带困难区域数据空白的一体化测绘系统。这种系统的功能实现，很大程度上得益于载体在复杂地形的通过能力。利用水陆两栖特种车辆作为系统载体，尽管通过性较强，但对于潮间带这种兼具陆地、沙滩、淤泥、浅水和深水的复杂地形环境，仍存在较多的问题，如底盘低、发动机存在进水风险、车舱易进水、车身小限制设备安装等。利用一种高地隙四驱车辆作为系统载体，可顺利通过礁石滩区，在淤泥滩区和浅水区域可正常行进和脱困，宽大的车身有较大改造潜力，可容纳更多高精度的测绘或科研设备。但该载体在深水区域存在车舱进水的风险，难以进行数据采集。对高地隙四驱车辆进行一系列的水陆自适应改装，对单波束和拖曳测深设备进行自适应优化，可提升车辆在潮间带复杂环境中的稳定性及防水性，扩大潮间带测绘的覆盖范围。

发明内容

针对现有的潮间带测绘装置存在的问题，本发明提供了一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备。

本发明采用以下的技术方案：

一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，包括高地隙四驱车，高地隙四驱车包括车体，车体的上后部设置有测绘部件；车体的两侧设置有可伸展的侧裙，侧裙上固定连接有浮筒；

所述测绘部件包括支撑平台，支撑平台的上表面设置有金属外壳，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航系统，金属外壳上连接有激光扫描仪，金属外壳上还设置有金属框架，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机，工业相机上连接有连接杆，连接杆的上端设置有GNSS天线；

所述支撑平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置；

拖曳测深装置包括金属杆和限位器，限位器连接在支撑平台的后端，金属杆套接在限位器上，并能在限位器内上下移动，限位器上还设置有编码器，编码器能测量金属杆的移动距离，金属杆的下部设置有液位传感器，金属杆的下端设置有滚轮；

单波束测深装置包括液压撑杆，液压撑杆连接在支撑平台的后端，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪，单波束测深仪上设置有距离传感器。

优选地，所述拖曳测深装置和单波束测深装置均位于车体的后端。

优选地，所述车体的上中部设置有驾驶舱，驾驶舱的仪表盘上安装有坡度计和倾斜报警器，坡度计与惯性导航系统连接。

优选地，所述侧裙的上端铰连接在车体上，侧裙通过液压组件与车体的侧部相连，液压组件能带动侧裙伸展。

优选地，所述车体的前端设置有可折叠防浪板，车体的后端设置有可折叠翼型防浪板；

可折叠防浪板通过第一液压杆与车体的前端相连，可折叠翼型防浪板通过第二液压杆与车体的后端相连。

优选地，所述车体的上前部设置有车辆驱动部件，车辆驱动部件上设置有发动机的进气管和排气管，进气管延伸至驾驶舱的右侧，排气管向上延伸，防止进水。

本发明具有的有益效果是：

本发明提供的适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，对载体多个方面内进行优化，为潮间带空白区测量提供了充分的支持。设置坡度计，当载体发生较大倾斜时，通过倾斜报警器进行报警，提醒驾驶人员注意安全，能够有效的预防车体发生翻覆情况，提高车体的稳定性。安装浮筒的数量可以随测绘的任务及仪器的种类进行调整，在扩大测绘范围的同时，可提高载体在水上的适应能力。车体两侧的侧裙、前后的防浪板，提高载体在水上行驶的稳定性，减小载体在水中行驶的阻力，减少行驶过程中水花飞溅的情况。对拖曳测深装置以及单波束测深装置的固定装置进行优化，根据不同地形自行收放单波束及拖曳测深设备，保证设备的安全。

附图说明

图1为本发明的结构侧视图。

图2为本发明的结构正视图。

图3为测绘部件的部分结构示意图。

图4为拖曳测深装置的结构示意图。

图5为单波束测深装置的结构示意图。

图6为本发明工作过程流程图。

图7为拖曳测深装置和单波束测深装置的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

结合图1至图7，一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，包括高地隙四驱车，高地隙四驱车包括车体1，车体的上后部设置有测绘部件。

测绘部件包括支撑平台2，支撑平台的上表面设置有金属外壳3，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航系统，金属外壳上连接有激光扫描仪4，金属外壳上还设置有金属框架5，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机6，工业相机上连接有连接杆7，连接杆的上端设置有GNSS天线8。

支撑平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置，拖曳测深装置和单波束测深装置均位于车体1的后端。

拖曳测深装置包括金属杆9和限位器10，限位器10连接在支撑平台的后端，金属杆套接在限位器上，并能在限位器内上下移动，限位器上还设置有编码器，编码器能测量金属杆的移动距离，金属杆的下部设置有液位传感器11，金属杆的下端设置有滚轮12。

单波束测深装置包括液压撑杆13，液压撑杆连接在支撑平台的后端，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪14，单波束测深仪上设置有距离传感器15。

由于潮间带的地形复杂，在深水的区域高地隙四驱车必须具备在水中行驶的能力。

车体的两侧设置有可伸展的侧裙16，侧裙上固定连接有浮筒17。

侧裙为薄型钢板，侧裙的上端铰连接在车体上，侧裙通过液压组件与车体的侧部相连，液压组件能带动侧裙伸展。

在底面或者浅水区域行驶时，侧裙不伸展，收缩在车体的两侧，充当轮胎的翼子板；当在深水区时，两个侧裙展开，增加车体与水的接触面，在浮筒的浮力作用下，可以使整个车体类似于双船体的结构，有利于车体在水中平稳运行。

浮筒的数量与尺寸可根据测绘任务需要由浮力计算公式为：

F_浮力＝ρ_海水gV。

其中，ρ_海水约为1.025×10³kg/m³，g约为9.8m/s²，V为载体排开水的体积。

车体的前端设置有可折叠防浪板18，车体的后端设置有可折叠翼型防浪板19。

可折叠防浪板通过第一液压杆20与车体的前端相连，可折叠翼型防浪板通过第二液压杆21与车体的后端相连。

陆地行驶时，可折叠防浪板和可折叠翼型防浪板均收缩；当在水中行驶时，可折叠防浪板和可折叠翼型防浪板均被放下，此时，可折叠防浪板呈现倾斜的状态，类似船首，可以减小水中阻力，且可以在最大程度减少海水进入发动机舱，影响发动机寿命；可折叠翼型防浪板上方的水流流速大于下方的流速，产生一定的升力，增加载体在水中的浮力，成为除浮筒外的另一个浮力产生源。

车体的上中部设置有驾驶舱22，驾驶舱的仪表盘上安装有坡度计和倾斜报警器，坡度计与惯性导航系统连接。

惯性导航系统包括三个相互正交配置的加速度计和与加速度计对准安装的陀螺仪，其能为坡度计提供车体的姿态信息，姿态信息通过坡度计直观显示，显示内容包括车辆横向姿态、车辆纵向姿态和各姿态的倾斜角度。

在显示内容的同时，伴有倾斜报警器警报作为安全提醒，倾斜角度越大，警报频率越快。提醒驾驶人员注意安全，能够有效的预防车体发生翻覆情况，提高车体的稳定性。

车体的上前部设置有车辆驱动部件，车辆驱动部件上设置有发动机的进气管24和排气管23。

进气管延伸至驾驶舱的右侧的立柱处，防止在车体涉水过程中，发动机吸入海水造成发动机损坏。

排气管向上延伸，将排气管设计的高点，防止进水。

另外，对车体底盘的传动轴、转向机、油箱、金属管路等进行封塑处理，减少海水对载体底盘的腐蚀。

在车体底盘上安装底盘装甲，底盘装甲是一种高级的高分子材料，它采用橡胶密封剂，具有高密闭性、防水防锈、耐酸耐碱、耐热耐寒、弹性耐磨等特性，极大地提高载体底盘的寿命。在该基础上安装底盘护板，该措施可有效抵抗坚硬物体的撞击。

上述测绘部件中，液位传感器11可感知液面，测得的数据作为单波束测深装置中液压撑杆伸缩触发的依据之一。

距离传感器15能测得地面或者海底的距离，测得的数据作为单波束测深装置中液压撑杆伸缩触发的依据之一。

在陆上部分工作时，液位传感器11没有电信号输出，单波束测深装置中液压撑杆13保持收缩状态，且单波束测深仪14保持关机状态，保证单波束的安全，拖曳测深装置保持工作状态。当距离传感器15测得距离＜30cm时，证明单波束测深仪距离地面过近，会激活警示装置，提醒驾驶员注意单波束测深仪的安全。

驾驶员可根据舱内坡度计自行选择行驶路线，保证人员、测绘设备的安全。

因为有底盘护甲的保护，车体在行驶过程中能抵挡泥沙摩擦、礁石撞击、盐雾腐蚀的危害，提高了车体在陆上行驶的适应性。

在水陆交界的测绘过程中，液位传感器11有电信号输出，当距离传感器15测得距离＜30cm时，单波束测深装置中液压撑杆13仍保持收缩状态，只使用拖曳测深装置进行测量，当距离传感器15测得距离≥30cm，液压撑杆伸出，单波束测深仪进入水中开始工作，此时单波束测深仪与拖曳测深装置均有数据测出。由于该区域的水深有限，对于车体没有实质的影响，因此车体的行驶状态与陆地类似，但底盘装甲开始起作用，降低海水对传动轴、油箱、电子元件等的伤害。此阶段，侧裙、防浪板即将启用。

在水上工作中，单波束测深仪在正常的工作范围，水深对单波束测深仪的安全无威胁，拖曳测深装置正常工作。展开侧裙，侧裙与浮筒的连接体类似于双体船的结构，可使载体在水面上保持漂浮状态。可折叠防浪板和可折叠翼型防浪板均展开，有利于载体在水面上的行驶。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，其特征在于，包括高地隙四驱车，高地隙四驱车包括车体，车体的上后部设置有测绘部件；车体的两侧设置有可伸展的侧裙，侧裙上固定连接有浮筒；

所述测绘部件包括支撑平台，支撑平台的上表面设置有金属外壳，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航系统，金属外壳上连接有激光扫描仪，金属外壳上还设置有金属框架，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机，工业相机上连接有连接杆，连接杆的上端设置有GNSS天线；

所述支撑平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置；

拖曳测深装置包括金属杆和限位器，限位器连接在支撑平台的后端，金属杆套接在限位器上，并能在限位器内上下移动，限位器上还设置有编码器，编码器能测量金属杆的移动距离，金属杆的下部设置有液位传感器，金属杆的下端设置有滚轮；

单波束测深装置包括液压撑杆，液压撑杆连接在支撑平台的后端，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪，单波束测深仪上设置有距离传感器。

2.根据权利要求1所述的一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，其特征在于，所述拖曳测深装置和单波束测深装置均位于车体的后端。

3.根据权利要求1所述的一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，其特征在于，所述车体的上中部设置有驾驶舱，驾驶舱的仪表盘上安装有坡度计和倾斜报警器，坡度计与惯性导航系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，其特征在于，所述侧裙的上端铰连接在车体上，侧裙通过液压组件与车体的侧部相连，液压组件能带动侧裙伸展。

5.根据权利要求1所述的一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，其特征在于，所述车体的前端设置有可折叠防浪板，车体的后端设置有可折叠翼型防浪板；

可折叠防浪板通过第一液压杆与车体的前端相连，可折叠翼型防浪板通过第二液压杆与车体的后端相连。

6.根据权利要求1所述的一种适用于潮间带的一体化水陆自适应测绘设备，其特征在于，所述车体的上前部设置有车辆驱动部件，车辆驱动部件上设置有发动机的进气管和排气管，进气管延伸至驾驶舱的右侧，排气管向上延伸，防止进水。

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