[發明專利]一種實時動態水深測量系統

在審

• 申請號: 202010475221.X
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111536951A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 劉亮;陸偉;劉杰;范東華;焉振;熊偉
• 申請（專利權）人: 天津水運工程勘察設計院;交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01F23/00;G01F25/00;G01S19/14;G01S19/33
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種實時動態水深測量系統，包括岸上服務器和水上移動式水深測量平臺，在平臺上搭載有測深桿、測深儀、GNSS接收機和北斗短報文+移動互聯網雙路通訊模塊，利用基于北斗地基/星基增強系統的實時動態厘米級GNSS定位，融合北斗地基/星基增強、多星座定位、IMU姿態等數據，經差分改正和傾斜補償后實時計算出測深儀換能器底部中心的精確空間位置，并采用換能器所測水深數據進行同步疊加改正，得到水底大地高，經由北斗全球短報文通信和移動互聯網向岸上服務器雙路播發遙測數據，該遙測數據經轉換獲得當地深度基準面上水深值。本發明實現了水深測量的實時動態獲取，且不需要進行水位改正，明顯提高了水深測量的精度和效率。

技術領域

本發明涉及水深測量系統，特別是一種實時動態水深測量系統。

背景技術

水深測量是水下地形測量的基本方法。它是測定水底各點平面位置及其在水面以下的深度，是海道測量和海底地形測量的中心環節，目的是為船舶航行提供航道深度和確定航行障礙物的位置、深度和性質。常規水深測量方法是采用GPS信標機和單波束回聲測深儀組合測量。所測得瞬時水面下的深度，經測深儀改正和水位改正，歸算到由深度基準面起算的深度。

隨著海洋經濟的大力建設，對水深測量提出了更高要求，特別是水上應急測繪，對實時動態水深測量的需要越來越緊迫。受限于實時定位精度、通訊手段與覆蓋范圍、實時水位遙測遙報的制約，當前還未形成成熟可靠的實時動態水深測量方法，水深測量效率和精度長期得不到大的提升。常規水深測量方法中測深、定位、水位觀測通常都是分開進行的，外業作業完成后，需對三種數據進行事后處理和疊加改正才能得到海圖高，無法遠程實時獲得，效率低下。盡管現在測深儀的測量精度很高，但常規水深測量方法受限于作業方式，深度誤差來源較多，精度難以提高，主要包括水深點點位概括誤差、水位觀測誤差、測深儀綜合改正數誤差、換能器靜吃水及動吃水改正數測定誤差、在測深紙上量取水深或自動化采集水深計算機湊整誤差、經各項改正后的水深湊整誤差及風浪引起的深度誤差等。

隨著北斗衛星導航系統的完善建成和北斗星地一體融合服務能力的不斷增強，北斗高精度PNT服務覆蓋區域不斷擴大、衛星實時定位精度不斷提高，加上北斗獨有的全球短報文通信能力，為實時動態水深測量提供了技術支持。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種可實現大范圍內高效率高精度實時動態測量的水深測量系統。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種實時動態水深測量系統，包括設置在岸上陸地的岸上服務器和行駛在水上的移動式水深測量平臺，在所述平臺上搭載有豎直設置的測深桿、測深儀、GNSS接收機和北斗短報文+移動互聯網雙路通訊模塊，所述測深儀包括主機和換能器，測深儀主機設置在所述平臺上，所述換能器安裝在所述測深桿的下端，在所述測深桿的上端安裝有所述GNSS接收機，在所述GNSS接收機內設置有慣性導航模塊，所述測深儀主機與所述通訊模塊、所述GNSS接收機、所述慣性導航模塊和所述換能器分別連接，所述GNSS接收機接收多模衛星定位信號和地基/星基增強系統播發的實時差分改正信號并進行多模融合定位和實時差分改正，進而獲取GNSS接收機相位中心動態厘米級空間位置B_接收機、L_接收機、H_接收機，并傳輸給所述測深儀主機，所述測深儀主機同步采集換能器的測深信號H_水深和所述慣性導航模塊的姿態數據，在所述測深儀主機上安裝有數據處理軟件，所述數據處理軟件的處理方法為：根據換能器底部到GNSS接收機相位中心的距離D，結合同步的姿態數據進行傾斜補償改正，計算得到換能器底部中心動態厘米級空間位置B_換能器、L_換能器、H_換能器，則對應水底的空間位置B_水底、L_水底、H_水底為：

B_水底＝B_換能器

L_水底＝L_換能器