CN110672075A - 一种基于三维立体成像的远程水域检测系统和方法 - Google Patents

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CN110672075A CN201910915051.XA CN201910915051A CN110672075A CN 110672075 A CN110672075 A CN 110672075A CN 201910915051 A CN201910915051 A CN 201910915051A CN 110672075 A CN110672075 A CN 110672075A
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Abstract

本发明公开了一种基于三维立体成像的远程水域检测系统，包括：远程遥控平台、数据采集设备、微控制器、无线传输设备、超宽带定位设备和上位机终端；所述微控制器、数据采集设备均搭载在远程遥控平台上，所述数据采集设备、超宽带定位设备均和微控制器连接，所述微控制器还通过无线传输设备和上位机终端连接；当需要对水域情况进行检测时，遥控远程遥控平台行进到待测水域，所述微控制器控制数据采集设备采集待测水域的数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息，在检测中，检测人员远程遥控远程遥控平台行进到待测水域进行检测，避免人工操作船只进行水深测量，最大程度保障检测人员安全，且能更高效快捷的完成任务。

Description

一种基于三维立体成像的远程水域检测系统和方法
技术领域
本发明涉及水域地貌检测技术领域，具体涉及一种基于三维立体成像的远程水域检测系统和方法。
背景技术
随着国家基础建设和海洋战略步伐的加快，水下地形测量、桥梁冲刷检测的精确性和快速性已成为制约水利工程建设速度的关键环节。
水下地形测量在水库、港口、码头、桥梁等工程建设中发挥着重要作用。市场对水下地形探测的需求也日趋强烈。传统的水下地形测量是利用经纬仪通过前方交会来确定位置数据，再通过人工操作船只进行水深测量来实现的，该方法具有定位误差大、测深条件要求苛刻且安全性差等缺点。
桥梁是交通工程中的重要枢纽，随着我国桥梁技术发展，我国建设的桥梁也越来越多；在桥梁的维护中，桥基的维护至关重要，检测桥基安全性问题的工作量也大大增加，因此市场对桥基冲刷检测的需求也日趋强烈。目前，国内还没有对桥基冲刷问题进行系统化的数据统计和分析，对桥基冲刷检测手段的研究还非常少。当前的桥基冲刷调查手段除人工深度尺、潜水员跟踪摄影外，还包括新式的雷达、声呐测探等。然而，这些检测手段基本都是通过人工实地操作的方式实现，对于一些复杂水况，人工检测费时费力，效率不高，并且容易受天气、环境等主客观因素的影响无法准确地获取参数。
现代远程遥控平台融合多种高新技术、能够广泛应用于环保监测和搜索救援、安防巡逻等领域，节能环保，便利快捷。船体技术正在逐步探索研发之中，已逐步趋于完善，未来河海各种危险或重复枯燥的工作，都将朝无人化发展。如何将远程遥控平台技术同各种高新技术相结合，应用于更多的领域，是远程遥控平台推广的关键因素。
因此，目前市场上迫切需要一套能提高水域检测效率及保障检测人员安全的基于远程遥控平台的实时检测系统。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种基于三维立体成像的远程水域检测系统和方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于三维立体成像的远程水域检测系统，包括：远程遥控平台、数据采集设备、微控制器、无线传输设备、超宽带定位设备和上位机终端；所述微控制器、数据采集设备均搭载在远程遥控平台上，所述数据采集设备、超宽带定位设备均和微控制器连接，所述微控制器还通过无线传输设备和上位机终端连接；当需要对水域情况进行检测时，遥控远程遥控平台行进到待测水域，所述微控制器控制数据采集设备采集待测水域的数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息，所述无线传输设备将远程遥控平台的位置信息和数据采集设备采集的数据传输至上位机终端，所述上位机终端对所述远程遥控平台的位置信息和采集的数据进行处理得出远程遥控平台的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌进行三维立体成像；所述上位机终端设置在地面。
优选地，所述超宽带定位设备包括定位标签和N个定位基站，N个定位基站分散设置在待测水域附近的岸边，所述定位标签设置在远程遥控平台上，N≥2。
优选地，所述超宽带定位设备包括定位标签和N个定位基站，N个定位基站分散设置在待测水域附近的岸边，所述定位标签设置在远程遥控平台上，N≥2。
优选地，所述数据采集设备包括超声波水深检测仪、惯性导航仪、温度传感器所述超声波水深检测仪，用于测量待测水域处的水深；所述惯性导航仪，用于测量远程遥控平台的航向角、横滚角和俯仰角；所述温度传感器仪，用于测量待测水域处的水温。
优选地，所述超声波水深检测仪为水声换能器或者单波束换能仪；所述远程遥控平台为无人船。
优选地，所述无线传输设备包括无线数据连接的发送电台和接收电台，所述发送电台设置在远程遥控平台上，和微控制器连接；所述发送电台和接收电台无线通信，所述接收电台设置在地面，和上位机终端连接。
一种利用上述基于三维立体成像的远程水域检测系统的检测方法，包括：
S1，将超宽带定位设备的定位基站固定在待测水域附近的岸边，启动远程遥控平台；
S2，远程遥控平台到达待测水域周围，所述数据采集设备采集数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息；
S3，所述无线传输设备将位置信息和数据采集设备采集的数据传输至上位机终端；
S4，上位机终端利用误差修正算法和定位算法对所述位置信息和数据采集设备采集的数据进行处理并得出船体的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌进行三维立体成像。
优选地，所述数据采集设备包括超声波水深检测仪、惯性导航仪、温度传感器，步骤S2包括：超声波水深检测仪发出超声波，并接收经水底反射回来的声波信息，得到未修正的水位高度数据；惯性导航读回船体的航向角Pitch、滚转角Roll和俯仰角Yaw数值；温度传感器测量水温。
优选地，步骤S3包括：微控制器将水位高度数据、航向角Pitch、滚转角Roll、俯仰角Yaw数值、水温及远程遥控平台位置信息封装成数据帧后，所述无线传输设备将所述数据帧的传输至上位机终端。
优选地，步骤S4包括：上位机终端对所述数据帧进行解析，经误差修正算法和定位算法处理后，得出船体的实时坐标；根据所述实时坐标利用C#、Matlab的混编功能以及Matlab的3D绘图功能绘制对待测水域地貌的三维立体图像。
优选地，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息的步骤包括：超宽带定位设备的定位基站将基站坐标发送至为控制器，微控制器基于定位算法对基站坐标和标签坐标进行处理，得到远程遥控平台的位置信息；其中，微控制器基于定于算法对基站坐标和标签坐标进行处理的步骤包括：根据基站坐标，建立基站坐标系，在坐标系内应用Min-Max定位算法，其中，Min-Max定位算法中的参考节点为定位基站，盲节点为标签；根据定位标签与各定位基站间的距离、基站坐标，通过Min-Max定位算法解得定位标签的坐标；将定位标签坐标加上水声换能器测得的水深数据即为该空间坐标系中，测量点的位置信息。
本发明相对于现有技术具有如下优点：
(1)本方案通过将微控制器、数据采集设备均搭载在远程遥控平台上，通过无线传输设备将测量的远程遥控平台的位置信息和数据采集设备采集的数据发送至设置在地面的上位机终端，上位机终端对所述远程遥控平台的位置信息和采集的数据进行处理得出远程遥控平台的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌进行三维立体成像。远程遥控平台具有远程遥控、小巧灵活，作业高效，使用成本低等优点，在检测中，检测人员远程遥控远程遥控平台行进到待测水域进行检测，避免人工操作船只进行水深测量，最大程度保障检测人员安全，且能更高效快捷的完成任务，极大地降低了人工成本降以及对检测人员的技术要求，解决了现有人工检测效率低，易受影响无法准确获取参数的问题。
(1)本方案通过采用三维立体成像技术，使检测结果更加准确直观。
(2)本系统采用超宽带局部定位系统，通过采集远程遥控平台上定位标签到岸边四个基站之间的具体距离(厘米级)，进行精确的定位定点测量。
(3)本系统采用惯性导航仪进行船体姿态角度矫正，得到更加准确的水深数据。
(4)本系统采用远程遥控平台上微控制器与上位机终端的配合使用，进行实时数据采集和显示，实时快捷。
(5)本系统采用的数传电台功率较大，具有高稳定性，可以很好的用于各种复杂情况。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为实施例1的基于三维立体成像的远程水域检测系统的结构框图。
图2为实施例1的定位基站的结构示意图。
图3为实施例1的基于三维立体成像的远程水域检测方法的第一示意性流程图。
图4为实施例1的基于三维立体成像的远程水域检测方法的第二示意性流程图。
图5为实施例1的数据采集设备采集的数据处理的流程图。
图6为实施例1的部分水温声速图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
所述基于三维立体成像的远程水域检测系统应用于检测水域桥基冲刷情况。
参见图1、一种基于三维立体成像的远程水域检测系统，包括：远程遥控平台、数据采集设备、微控制器、无线传输设备、超宽带定位设备和上位机终端；所述微控制器、数据采集设备均搭载在远程遥控平台上，所述数据采集设备、超宽带定位设备均和微控制器连接，所述微控制器还通过无线传输设备和上位机终端连接；当需要对水域情况进行检测时，遥控远程遥控平台行进到待测水域，所述微控制器控制数据采集设备采集待测水域的数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息，所述无线传输设备将远程遥控平台的位置信息和数据采集设备采集的数据传输至上位机终端，所述上位机终端对所述远程遥控平台的位置信息和采集的数据进行处理得出远程遥控平台的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌进行三维立体成像；所述上位机终端设置在地面。
在本实施例，所述微控制器为STM32系列的
Figure BDA0002215865460000061
-M4 MCU。
在本实施例，所述超宽带定位设备包括定位标签和N个定位基站，N个定位基站分散设置在待测水域附近的岸边，所述定位标签设置在远程遥控平台上。N≥2。定位基站的结构如图2所示。
在本实施例，所述数据采集设备包括超声波水深检测仪、惯性导航仪、温度传感器；所述超声波水深检测仪，用于测量待测水域处的水深；所述惯性导航仪，用于测量远程遥控平台的航向角、横滚角和俯仰角；所述温度传感器仪，用于测量待测水域处的水温。所述温度传感器仪为防水型温度传感器。具体地，所述超声波水深检测仪为水声换能器；所述远程遥控平台为无人船(USV)。
在本实施例，所述无线传输设备包括无线数据连接的发送电台和接收电台，所述发送电台设置在远程遥控平台上，和微控制器连接；所述接收电台设置在地面，和上位机终端连接。更具体地，所述无线传输设备为AS32-DTU-1W数传电台，AS32-DTU-1W数传电台的工作模式包括透传模式和配置模式。微控制器从传感器(数据采集设备)读取数据，通过AS32-DTU-1W数传电台将数据上传至上位机终端。AS32-DTU-1W数传电台的工作模式包括透传模式和配置模式，其中当RESET指示灯为熄灭状态时，电台工作在透传模式。发射数据时，电台接收来自RS232或RS485总线上的用户数据，电台发射无线数据包长度为32字节，当用户输入数据量达到32字节时，电台将启动无线发射，此时用户可以继续输入需要发射的数据。当用户需要传输的字节小于32字节时，电台等待3字节时间，若无用户数据继续输入，则认为数据终止，此时电台将所有数据包经过无线发出。接收数据时，电台一直打开无线接收功能，可以接收来自透传模式发出的数据包。收到数据包后，电台将无线数据通过RS232或RS485总线发出。
参加图3和4、利用上述基于三维立体成像的远程水域检测系统的检测方法，包括：
S1，将超宽带定位设备的定位基站固定在待测水域附近的岸边，启动远程遥控平台；
S2，远程遥控平台到达待测水域周围，所述数据采集设备采集数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息；
S3，所述无线传输设备将位置信息和数据采集设备采集的数据传输至上位机终端；
S4，上位机终端利用误差修正算法和定位算法对所述位置信息和数据采集设备采集的数据进行处理并得出船体的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌(桥基)进行三维立体成像。
所述基于三维立体成像的远程水域检测系统还包括：安装在远程遥控平台上的摄像头采集图像数据，将所述图像数据至上位机终端。
在本实施例，参见图5，所述数据采集设备包括超声波水深检测仪、惯性导航仪、温度传感器，步骤S2包括：超声波水深检测仪发出超声波，并接收经水底反射回来的声波信息，得到未修正的水位高度数据；惯性导航读回船体的航向角Pitch、滚转角Roll和俯仰角Yaw数值；温度传感器测量水温。步骤S3包括：微控制器将水位高度数据、航向角Pitch、滚转角Roll、俯仰角Yaw数值、水温及远程遥控平台位置信息封装成数据帧后，所述无线传输设备将所述数据帧的传输至上位机终端。
在本实施例，步骤S4包括：上位机终端对所述数据帧进行解析，经误差修正算法和定位算法处理后，得出船体的实时坐标，实时显示在软件图表界面并存到阿里云MySQL数据库中备份；将所述实时坐标利用C#和Matlab的混编功能以及Matlab的3D绘图功能绘制桥基冲刷地貌的三维立体图像，对超过安全范围的危险点进行报警和标记，并将数据存储至上位机硬盘，方便复查。
其中，误差修正算法包括：水面高程波动误差修正、声速传播误差修正、船体姿态误差修正。
所述水面高程误差通过多次测量取平均值以减弱误差影响。
所述声速传播误差通过提前查询水温声速表、根据温度传感器测得的水温对程序做出一定修改以减弱误差影响。本系统部分水温声速图如图6所示。
所述船体姿态误差通过四元数法进行误差修正。所述四元数算法是指首先将陀螺仪检测得到的姿态角检测数据，即船体姿态角数据转化成四元数；姿态角检测数据包括横滚角、俯仰角和航向角，根据公式将横滚角、俯仰角和航向角转化为四元数：
Figure BDA0002215865460000081
Figure BDA0002215865460000082
Figure BDA0002215865460000091
Figure BDA0002215865460000092
同时，将加速度检测数据归一化处理，加速度检测数据包括x轴方向的横向加速度检测数据ax，y轴方向的前进向加速度检测数据ay和垂向加速度检测z轴方向的加速度az，x轴正向为小船右手方向，y轴正向为小船运行方向，z轴方向则为垂直于x轴方向且垂直于y轴方向的方向。根据以下公式对加速度检测数据ax、ay、az进行归一化处理：
Figure BDA0002215865460000093
Figure BDA0002215865460000094
Figure BDA0002215865460000095
然后利用四元数q0、q1、q2和q3根据下述公式估算地理坐标下三向的加速度向量：
gx＝2(q1×q3-q0×q2)
gy＝2(q2×q3+q0×q1)
Figure BDA0002215865460000096
将加速度数据gx、gy和gz进行以小船坐标为目标进行旋转后生成与地理坐标关联的加速度数据gx1、gy1和gz1，随后结合上述计算得出的加速度数据ax1、ay1、az1进行叉积分处理，得出叉积向量数据ex、ey和ez，即误差数据ex、ey和ez；随后利用误差数据ex、ey和ez纠正陀螺仪的数据。
设叉积向量ex积分后的积分误差为exlnt，叉积向量ey积分后的积分误差为eylnt，叉积向量ex积分后的积分误差为ezlnt，根据下述公式：
ex1lnt＝exlnt+ex×ki
ey1lnt＝eylnt+ey×ki
ez1lnt＝ezlnt+ez×ki
式中ki为误差系数，指自取的误差积分增益。随后利用互补滤波算法，将误差补偿到角速度，修正角速度积分漂移，误差系数不断被积分更新，也不停地被误差修正，且公式所代表的姿态也在不断更新。将该误差输入控制器与本次姿态更新周期中陀螺仪测得的姿态角检测数据，最终得到一个修正后的姿态角校正数据，将其输入四元数微分方程，更新四元数。调整后的姿态角校正数据根据下述公式求出：
gx2＝gx1+kp×exn+exnlnt
gy2＝gy1+kp×exy+exn lnt
gz2＝gz1+kp×ezn+eznlnt
式中kp为权重系数，n为叉积向量
据ex、ey和ez的更新次数；随后更新四元数：
q'0＝q0+(-q1×gx2-q2×gy2-q3×gz2)×halfT
q'1＝q1+(q0×gx2+q2×gz2-q3×gy2)×halfT
q'2＝q2+(q0×gy2-q1×gz2+q3×gx2)×halfT
q'3＝q3+(q0×gz2+q1×gy2-q2×gx2)×halfT
式中halfT为检测间隔时间的一半时值，随后将四元数归一化，转化为姿态角，得到校正后的姿态角校正数据：横滚角roll、俯仰角pitch和航向角yaw：
横滚角：
Figure BDA0002215865460000101
俯仰角：pitch＝-arctan(2(q'1×q'3+q'0×q'2))
航向角：
Figure BDA0002215865460000102
本系统三维成像工作流程为：将数据库中的标签坐标值和水声环能器测量的水深值数据以三维数组的形式一行一行导入MATLAB中，再利用三维插值成像算法进行三维立体绘图。三维插值成像算法介绍如下：
首先确定测绘边界，对导入的所有初始数据(实际测量点)的x值与y值进行比较，获取x、y各自的最大值与最小值，即xmax，xmin，ymax，ymin，以此作为插值的边界，亦即三维测绘图的边界。然后数据扩增与插值，在xOy轴面上，以xmin到xmax的距离产生默认有100个元素的行向量(可根据测量范围需求或精度设置不同个数值)，ymin到ymax同理，元素在区间[xmin,xmax]和[ymin,ymax]中都是等间隔分布，生成线性间距向量，即形成了一面规则的xOy轴面网点格。再利用双调和样条插值法，对生成的网格点进行插值计算，若检测到重复的实际采样点，插值算法将会取每组重复点的z值的平均值作为最后的测量样本值，插值算法最后将返回得到每个网格点的z值插值。最后进行三维成像作图，对数据进行扩增与三维插值后，利用MATLAB强大的绘图功能，实现三维散点图、伪彩色图、等高线图、三维曲面图的成像。三维散点图是初始数据的图像，能够直观明了的呈现出所有实际测量点的位置；而伪彩色图、等高线图、三维曲面图三者则是三维插值后的成像，并且保证所得曲面始终穿过所有实际测量的样本点，分别从色彩变化、高度数值变化、和三维曲面凹凸变化等不同角度清晰地呈现出桥基周围冲刷地貌的变化情况。
在本实施例，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息的步骤包括：超宽带定位设备的定位基站将基站坐标发送至为控制器，微控制器基于定于算法对基站坐标和标签坐标进行处理，得到远程遥控平台的位置信息；
其中，所述定位算法是指在特定条件下应用最大似然估计定位算法，微控制器基于定于算法对基站坐标和标签坐标进行处理的步骤包括：根据四点的基站坐标，建立基站坐标系，在坐标系内应用Min-Max定位算法，其中，Min-Max定位算法中的参考节点为定位基站，盲节点为标签；根据定位标签与各定位基站间的距离、基站坐标，通过Min-Max定位算法解得定位标签的坐标；将定位标签坐标加上水声换能器测得的水深数据即为该空间坐标系中，测量点的位置信息。
其中最大似然法和Minmax节点定位算法的具体介绍如下：
①最大似然法。其主要思路是根据三个或三个以上的基站与标签间的距离组成一个方程组，并利用最小二乘原理求解方程组。设标签坐标为(x，y)。应用最大似然算法要求基站坐标均已知，设分别为(x1，y1)、(x2,y2)、(x3，y3)、……、(xn，yn)，测得它们到标签的距离为d1、d2、d3、……、dn，由上述关系式可获得以下方程组：
Figure BDA0002215865460000121
用每一条公式减去(n)式可得：
将上述方程组变换成矩阵方程可得：Ax＝b，则有：
Figure BDA0002215865460000123
Figure BDA0002215865460000131
Figure BDA0002215865460000132
由于定位基站本身存在的固有误差，导致测得的距离存在一定误差，因此将上式变换为：Ax+N＝b，其中N为未知的(n-1)维测距误差向量。运用最小二乘法使误差向量N为最小，通过最小化Q(x)＝||N||2＝||b-Ax||2，再用Q(x)对x求偏导并令其等于0，可得：
②Minmax节点定位算法。以基站取代参考节点，以标签取代盲节点。设Ai为基站，P为标签。设各个基站Ai的坐标分别为：(x1，y1)、(x2,y2)、(x3，y3)、......、(xi，yi)，标签的坐标为(x，y)，基站到标签的距离分别为d1、d2、d3、......、di。则以Ai为中心，以2di为边长形成多个以基站为中心的矩形范围，设范围分别为Bi，则有：
Figure BDA0002215865460000134
Bi∩Bj＝[max((xi-di)，(xj-dj))，min((xi+di)，(xj+dj))]
×[max((yi-di)，(yj-dj))，min((yi+di)，(yj+dj))]
因此，
P∈[xmax-r，xmin+r]×[ymax-r，ymin+r]
其中，
xmax＝max(x1，x2，x3，……，xi)
xmin＝min(x1，x2，x3，……，xi)
ymax＝max(y1，y2，y3，……，yi)
ymin＝min(x1，y2，y3，……，yi)
最后可估计标签P的坐标为所有矩形范围的交集区域的质心，即：
综上，本所述基于三维立体成像的远程水域检测系统是一种智能化、性价比高、抗干扰能力强的USV桥基冲刷检测方式，符合国内目前桥基冲刷行业的发展需求，实现桥基冲刷的无人检测及预警，使其不再受限于复杂水况、天气、环境等客观因素带来的巨大影响，运用三维立体成像技术，获得更精准更直观的测量数据与地貌图像，为桥基冲刷检测提供低成本、高安全性、高便利性的新工具、新产品。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：所述基于三维立体成像的远程水域检测系统用于水下地形成像。所述超声波水深检测仪为单波束换能仪，单波束探测仪是垂直向下发射短脉冲声波的一种精密探测仪，声波的折射现象可以忽略不计，由于采用单点连续的测量方法，其采样数据十分密集，利用多个单波束探测仪进行水深探测，可以实现水深测量的全覆盖，因此是目前常用的一种探测仪器。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于，包括：远程遥控平台、数据采集设备、微控制器、无线传输设备、超宽带定位设备和上位机终端；
所述微控制器、数据采集设备均搭载在远程遥控平台上，所述数据采集设备、超宽带定位设备均和微控制器连接，所述微控制器还通过无线传输设备和上位机终端连接；当需要对水域情况进行检测时，遥控远程遥控平台行进到待测水域，所述微控制器控制数据采集设备采集待测水域的数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息，所述无线传输设备将远程遥控平台的位置信息和数据采集设备采集的数据传输至上位机终端，所述上位机终端对所述远程遥控平台的位置信息和采集的数据进行处理得出远程遥控平台的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌进行三维立体成像；所述上位机终端设置在地面。
2.根据权利要求1所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于：所述超宽带定位设备包括定位标签和N个定位基站，N个定位基站分散设置在待测水域附近的岸边，所述定位标签设置在远程遥控平台上，N≥2。
3.根据权利要求1所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于：所述数据采集设备包括超声波水深检测仪、惯性导航仪、温度传感器；
所述超声波水深检测仪，用于测量待测水域处的水深；
所述惯性导航仪，用于测量远程遥控平台的航向角、横滚角和俯仰角；
所述温度传感器仪，用于测量待测水域处的水温。
4.根据权利要求3所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于，所述超声波水深检测仪为水声换能器或者单波束换能仪；所述远程遥控平台为无人船。
5.根据权利要求1所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于：所述无线传输设备包括无线数据连接的发送电台和接收电台，所述发送电台设置在远程遥控平台上，和微控制器连接；所述发送电台和接收电台无线通信，所述接收电台设置在地面，和上位机终端连接。
6.一种基于权利要求2-5任一项所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统的检测方法，其特征在于，包括：
S1，将超宽带定位设备的定位基站固定在待测水域附近的岸边，启动远程遥控平台；
S2，远程遥控平台到达待测水域周围，所述数据采集设备采集数据，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息；
S3，所述无线传输设备将位置信息和数据采集设备采集的数据传输至上位机终端；
S4，上位机终端利用误差修正算法和定位算法对所述位置信息和数据采集设备采集的数据进行处理并得出船体的实时坐标，并根据所述实时坐标对待测水域周围地貌进行三维立体成像。
7.根据权利要求6所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于，所述数据采集设备包括超声波水深检测仪、惯性导航仪、温度传感器，步骤S2包括：
超声波水深检测仪发出超声波，并接收经水底反射回来的声波信息，得到未修正的水位高度数据；惯性导航读回船体的航向角Pitch、滚转角Roll和俯仰角Yaw数值；温度传感器测量水温。
8.根据权利要求7所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于，步骤S3包括：
微控制器将水位高度数据、航向角Pitch、滚转角Roll、俯仰角Yaw数值、水温及远程遥控平台位置信息封装成数据帧后，所述无线传输设备将所述数据帧的传输至上位机终端。
9.根据权利要求8所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于，步骤S4包括：
上位机终端对所述数据帧进行解析，经误差修正算法和定位算法处理后，得出船体的实时坐标；根据所述实时坐标利用C#、Matlab的混编功能以及Matlab的3D绘图功能绘制对待测水域地貌的三维立体图像。
10.根据权利要求6所述的基于三维立体成像的远程水域检测系统，其特征在于，所述超宽带定位设备测量远程遥控平台的位置信息的步骤包括：
超宽带定位设备的定位基站将基站坐标发送至为控制器，微控制器基于定位算法对基站坐标和标签坐标进行处理，得到远程遥控平台的位置信息；
其中，微控制器基于定于算法对基站坐标和标签坐标进行处理的步骤包括：
根据基站坐标，建立基站坐标系，在坐标系内应用Min-Max定位算法，其中，Min-Max定位算法中的参考节点为定位基站，盲节点为标签；
根据定位标签与各定位基站间的距离、基站坐标，通过Min-Max定位算法解得定位标签的坐标；
将定位标签坐标加上水声换能器测得的水深数据即为该空间坐标系中，测量点的位置信息。
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