无人船水下地形测量系统的开发与应用

电混合驱动等功能，适应于浅滩、水 库、湖 泊 池 塘 等 测 量 困 难 水 域 的 水 下 断 面 和 地 形 测 量。 实 际 应 用 结 果 表
明 ：特 定 困 难 区 域 的 水 下 地 形 测 量 与 传 统 的 人 工 船 测 量 相 比 ，无 人 船 测 量 具 有 效 率 高 、精 度 高 的 优 势 。 无 人 船
第 ４９卷 第 １５期 ２０１８年 ８月
文 章 编 号 ：１００１－４１７９（２０１８）１５－００５４－０４
人Ｙ ａｎｇ民ｔｚ ｅ 长Ｒ ｉｖｅ江ｒ
Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１５ Ａｕｇ．， ２０１８
无人船水下地形测量系统的开发与应用
赵薛强
（中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 ５１０６１０）
第 １５期
赵 薛 强 ：无 人 船 水 下 地 形 测 量 系 统 的 开 发 与 应 用
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讯。依托无线遥控系统进行测量船命令的发射和信息 接 收 ，利 用 海 洋 测 量 软 件 实 现 测 量 船 相 关 控 制 功 能 ，并 接收到测量 船 的 运 行 参 数 （船 速、经 纬 度、航 向、俯 仰 角 、横 滚 角 ）与 水 深 数 据 ，并 进 行 实 时 记 录 显 示 。
１ 研 究 方 法
利用自动化技 术 开 展 ＧＰＳ、测 深 系 统、电 子 罗 盘、 测 量 船 、避 障 雷 达 的 自 动 化 连 接 ，实 现 船 体 按 照 无 线 遥 控器的指令或导航规定路线自动行驶以及遇到障碍自 动避障；利用测量学 技 术 开 展 水 下 地 形 测 量 中 的 自 动 定 位 与 测 深 ，实 现 水 下 地 形 数 据 的 获 取 ；利 用 计 算 机 技 术 开 发 导 航 软 件 ，形 成 岸 基 控 制 系 统 ，实 现 无 人 测 量 船 的 远 程 控 制 、水 下 地 形 测 量 的 精 度 与 参 数 等 的 设 置 、水 下地形数据的自动 记 录、水 下 地 形 数 据 的 处 理 与 成 图 等 。 采 用 系 统 集 成 的 理 念 ，构 建 无 人 船 测 量 系 统 ，实 现 水下地形测量到数据处理的自动化。
２ 系 统 构 建
无人船测量系统主要由岸基控制系统和无人测量 船两个分体系 统 单 元 组 成 （见 图 １）。 系 统 由 小 船、推 进系统、避 障 雷 达、ＧＰＳ系 统、测 深 系 统、电 子 罗 盘、电 源、发电机、船 载 主 控、无 线 传 输 等 １０个 分 体 系 统 组 成。
２．１ 岸 基 控 制 系 统
测 量 系 统 作 为 一 种 新 的 测 量 技 术 和 方 法 ，在 未 来 的 水 上 作 业 中 将 有 更 加 广 阔 的 应 用 前 景 。
关源自文库 键 词 ：水 下 地 形 测 量 ；ＧＰＳ；避 障 雷 达 ；测 深 仪 ；无 人 船
中 图 法 分 类 号 ：ＴＰ３９１ 文 献 标 志 码 ：Ａ
图 １ 系统构成 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｎｕｎｍａｎｎｅｄｖｅｓｓｅｌｓｕｒｖｅｙｉｎｇ
ａｎｄｍａｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
２．２ 测 量 船 系 统
测量船系统主要由 船 体、ＧＰＳ、测 深 仪、电 子 罗 盘、 推 进 系 统 、电 源 、无 线 传 输 系 统 、避 障 雷 达 、船 载 主 控 系 统等组成，详见图 ２。船体及传感器详细参数如下。
ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１８．１５．０１１
水 下 地 形 测 量 是 为 开 展 流 域 防 洪 规 划 、航 道 疏 浚 、 码头建设、河道清淤 等 工 程 提 供 所 需 基 础 数 据 的 一 项 重要前期工作。传统 的 经 纬 仪 与 测 深 仪、微 波 定 位 仪 与测深仪的 水 下 地 形 数 据 获 取 方 法 已 逐 步 被 ＧＰＳ－ ＲＴＫ＋测深仪组 成 的 水 下 地 形 数 据 获 取 方 法 所 取 代。 但 ＧＰＳ－ＲＴＫ＋测深仪组成的自动定位测深系统需要 人工行船的方式开 展 水 下 地 形 测 量，无 论 是 船 只 租 用 方面的困难，还 是 设 备 绑 定 所 需 的 时 间 成 本，抑 或 浅 滩 、湖 泊 池 塘 、水 库 等 困 难 水 域 的 测 量 困 难 都 在 一 定 程 度上影响了水下地 形 测 量 的 效 率 和 精 度，急 需 一 种 新 的测量方法，以提 高 水 下 地 形 测 量 的 效 率 和 精 度。 无 人船测量作为一种新的水下地形测量方法得到国内外 学者广泛关注，如 Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ－Ｏｒｔｉｚ［１］设 计 了 集 成 ＧＰＳ 与 测 深 仪 为 一 体 的 无 人 船 测 量 系 统，ＨｕｎｔｅｒＢｒｏｗｎ 等 集 ［２］ 成 开 发 了 基 于 多 种 传 感 器 的 测 量 无 人 船 以 及 金久才等 设 ［３］ 计开发了无人船测量系统等。
笔者基于前 人 的 经 验 和 研 究 成 果 ［４－６］，综 合 应 用 计算机、自 动 化、测 量 学 等 先 进 技 术 研 发 了 适 用 于 浅 滩、湖泊池塘等困难 水 域，具 备 自 动 过 滤 渔 网、自 动 避 障、油电混合动力系 统 等 功 能 的 全 自 动 无 人 船 测 绘 系 统，并将其成功应用 于 珠 江 流 域 重 要 河 道 地 形 测 量 和 广州地铁跨江水下地形测量等多个项目中。
摘要：利用计算机技术、自动化技术和现代测绘技术，研发了集成无人 船、ＧＰＳ、测 深 仪、避 障 雷 达、无 线 通 讯 设
备 、计 算 机 、电 子 罗 盘 、动 力 系 统 等 多 种 设 备 为 一 体 的 无 人 船 测 量 系 统 。 系 统 具 备 自 动 过 滤 渔 网 、自 动 避 障 、油
岸基控制系统由 计 算 机、测 控 软 件 以 及 通 讯 单 元 组成。岸基控制系统与测量船之间通过无线电进行通
收 稿 日 期 ：２０１７－１０－１０ 作 者 简 介 ：赵 薛 强 ，男 ，工 程 师 ，硕 士 ，主 要 从 事 水 利 水 电 工 程 测 绘 工 作 。 Ｅ－ｍａｉｌ：４１４９７６０９７＠ ｑｑ．ｃｏｍ