[發(fā)明專利]一種基于無人船的河道全地形掃描方法

有效

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• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109212535B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷育濤;趙坤榮;賈燕;黃凌輝;吳雙;王松嶺;戴碧蘭;張一凡;陳永鏗
• 申請（專利權(quán)）人: 環(huán)境保護部華南環(huán)境科學(xué)研究所
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S17/89;G01S17/86;G01S15/86
• 代理公司: 廣州海藻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44386
• 代理人: 張大保

一種基于無人船的河道全地形掃描方法包括：步驟S1，啟動無人船和與其船體連接的測量設(shè)備，該測量設(shè)備采用光學(xué)、聲學(xué)方式中的一種或多種；步驟S2，測量設(shè)備調(diào)節(jié)測量傳感器的角度，以使得發(fā)射信號并接收返回的信號；步驟S3，解析返回的信號的參數(shù)，獲取河道斷面的深度數(shù)據(jù)并形成深度序列；步驟S4，對形成的深度序列進行誤差校正；步驟S5，在校正通過的情況下，根據(jù)校正數(shù)據(jù)繪制一幅河道斷面圖；以及步驟S6，根據(jù)每幅斷面圖進行拼接，形成河道的全地形掃描數(shù)據(jù)。其能夠保證無人船的安全，以更長的續(xù)航時間，更安全、快速、準(zhǔn)確的獲得河道的全地形掃描數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地形掃描領(lǐng)域，并且更具體而言，涉及一種基于無人船的河道全地形掃描方法。

背景技術(shù)

近些年來，隨著航運業(yè)的快速發(fā)展，以及對水利的日益重視，河道的地理信息得到了越來越多的關(guān)注。其中河道的地形數(shù)據(jù)以及水深數(shù)據(jù)的獲取，成為了焦點。這是因為，作為工程測量中的一個重要分支，相關(guān)設(shè)計規(guī)劃等部門急需河道數(shù)據(jù)來掌握河道狀況，從而可以有效地進行河道疏浚、清淤以及抗洪搶險，還能夠保障航運業(yè)的作業(yè)工具以及所載人財物的安全。然而在工程實踐中，河道的地形數(shù)據(jù)獲取存在諸多困難，例如水下測量會受到水體的不可見性、水體波動導(dǎo)致的不穩(wěn)定、水流沖擊、水體中生物造成的障礙等因素影響，使得較為精確地獲取河道全地形數(shù)據(jù)，變得有些困難。

通過測量船只，采用聲學(xué)和光學(xué)設(shè)備進行河道地形數(shù)據(jù)的獲取，逐漸成為趨勢。然而，先前的技術(shù)中，往往由人員在船只上操作器械進行測量，這種做法存在可行性，但是由于受到人力、物力、財力、氣候、測量時間的影響，往往成本較高，而且由于受限較多，導(dǎo)致實施起來存在諸多約束。而且由于船只載有人和器械，導(dǎo)致動力系統(tǒng)能耗較高。而無人船的出現(xiàn)改變了這一點。無人船在本領(lǐng)域中也被稱為“水面機器人”，其上配備有定位系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)和探測系統(tǒng)，包括各種傳感器。在航行過程中，無人船通過聲學(xué)、光學(xué)信號進行河道數(shù)據(jù)的測量，并將獲取的數(shù)據(jù)通過發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送回岸邊的中控系統(tǒng)。無人船是一種新型的水上信息獲取裝備，具有吃水淺、機動性高、能耗低等優(yōu)勢。因此，利用無人船進行河道信息獲取是當(dāng)前的一種較優(yōu)選擇。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的無人船可以進行河道信息獲取，但其結(jié)果精度不夠理想。因此需要解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種基于無人船的河道全地形掃描方法，其能夠更為精確地獲得河道的水深數(shù)據(jù)，并且基于獲得的數(shù)據(jù)生成河道的全地形掃描數(shù)據(jù)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，該發(fā)明能夠通過多方式糾錯，使得測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，并且考慮了無人船的安全，使得其能夠以更長的續(xù)航時間，更安全、快速、準(zhǔn)確的獲得河道的全地形掃描數(shù)據(jù)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采取的技術(shù)方案為：一種基于無人船的河道全地形掃描方法包括：步驟S1，啟動無人船和與其船體連接的測量設(shè)備，該測量設(shè)備采用光學(xué)、聲學(xué)方式中的一種或多種；步驟S2，測量設(shè)備調(diào)節(jié)測量傳感器的角度，以使得發(fā)射信號并接收返回的信號；步驟S3，解析返回的信號的參數(shù)，獲取河道斷面的深度數(shù)據(jù)并形成深度序列；步驟S4，對形成的深度序列進行誤差校正；步驟S5，在校正通過的情況下，根據(jù)校正數(shù)據(jù)繪制一幅河道斷面圖；以及步驟S6，根據(jù)每幅斷面圖進行拼接，形成河道的全地形掃描數(shù)據(jù)。

在一個實施例中，步驟S1進一步包括：無人船的信號收發(fā)模塊將從岸邊的中控系統(tǒng)發(fā)送的啟動信號傳輸?shù)街醒肟刂颇K，并經(jīng)由中央控制模塊發(fā)出的觸發(fā)指令，啟動無人船的驅(qū)動模塊、能源模塊、信號收發(fā)模塊、河道數(shù)據(jù)傳輸模塊、河道數(shù)據(jù)處理模塊、航向控制模塊、存儲模塊，并且啟動與船體連接的測量設(shè)備；該測量設(shè)備包括采用光學(xué)和聲學(xué)兩種方式的多個不同的河道深度測量模塊。