付亮堂
摘要：以往进行的水下地势丈量运用人工操作，存在诸多困难。本文拟以无人船在水下地势丈量中的运用为研讨主题，依据运用GPS技能的无人船展开水下丈量实验。本文首要对当时的无人船丈量体系进行概述，并介绍其作业原理。之后依托实验数据，对无人船水下丈量状况进行剖析。从成果来看，无人船在水下丈量作业中，具有着极好的远景，可以有用防止丈量时的安全要挟，提高丈量的功率和准确度。
关键词：无人船；水下地势丈量；实验
前语：依据查询区域的类型，水下丈量一般分为海洋和内陆水域两种，就这两种类型而言，较陆地丈量，其难度都是无法比拟的。详细来说，首要水下丈量的目标具有不行见性，其次是丈量时，水面很难坚持平稳、船舶很难坚持方位固定逐个易晃动移位，再者载人船有许多风险，浅滩、近岸无法抵达或许不易抵达。这些要素的存在，导致水下丈量的差错和困难有时候会很大。就丈量办法来说，水下丈量通常是让船舶逗留水面，丈量水下的地貌地势等状况，有时当水体不稳守时，还需求采纳涉水丈量的办法，但在丈量时的风险及人员配备都是较大的，对人员安全和产业安全形成了必定要挟。
依据上述考虑，无人船进行的水下丈量，可以有用处理丈量中的风险问题，下降人工成本。而且，无人船搭载很多的高新技能和东西，在丈量准度及作业功率上都得到了很大的提高。
2无人船水下丈量体系的构成
2.1体系组成及其功用
就现在所见的无人船水下丈量体系的构成来说，其大致分为以下几个部分：无人船渠道，主动导航设备，声纳设备，GPS，外围传感器，岸基控制中心等。其作业的首要原理是经过声纳和GPS的两层丈量，继而以断定水下地势地貌的坐标和高度。此外，该丈量体系还具有以下特色：
（1）独立导航功用
在无人船中配备有智能芯片，经过芯片作业人员可实时获取无人船的GPS道路，并将之与预先设定的航线坐标比照，这样可以实时地进行航线的调整。
（2）智能避障功用
无人船的船头部分装置有摄像机和间隔传感器，当无人船在飞行中，作业人员可以实时监控无人船的飞行状况，一旦遭受障碍物时，传感器可做到敏捷传递间隔信息给智能芯片中，这时无人船会依据预设的安全间隔数值，决断采纳躲避或中止的动作。这一进程的完结，很少有人为参加的参加，在很大程度上提高了无人船丈量作业的功率和安全性。
（3）实时通讯功用
无人船体系还装置有数据传输设备和实时地图传设备，依托这两种设备无人船可进行与岸上控制中心数据的实时对接。丈量数据支撑的传输规模在10公里内，船上的相机和数据收集设备可以实时将数据传到作业站，一起作业站依据丈量需求给无人船传达动作指令，继而实时调整船舶飞行轨道。
（4）具有平稳，耐久的飞行才能
无人丈量船在硬件上也相应做出了一些改进和调整，详细来说，如将传统船舶单体规划变为三体规划，做到船舶重心的下降，这样可以明显改进其抗风波的才能，使船在行进中愈加顺利。此外，为了提高船的续航才能，在船上运用了高容量的锂聚合物电池，然后大大增加了电源容量，一次出行可接连作业5小时或以上，有用地提高了作业功率。
2.2无人船体系的丈量原理
无人船体系配备有GPS、声纳这两种首要的丈量仪器。在展开水下丈量时，其作业原理如下：
首要船舶宣布声波，声波从水底传到船上时，声纳获取水下O1点的深度h1，此刻船上的GPS设备开端丈量船在水面O2点的平面坐标x、Y和高程值H（这时O1、O2、O2和O4在同一竖直轴线上）。在取得上面的数据后，水底O1点的高程数据H1可以经过式（1）核算取得，详细详见下图。
式（1）中的h2和h3是已知的参数。而O1和O4的平面坐标也是相同的，别离为为x和Y，经过上述的核算，咱们可以获取水底O1点的三维坐标。
需求留意的是，船舶在作业中很简单遭到风波的搅扰，导致丈量体系存在必定的差错值，该差错是因为船体在丈量时的细微摇摆形成的。虽然丈量船设备具有必定的差错纠正功用，可是运用的规模也仅限于较小的差错，假如风波较大时，丈量差错将无法防止，所以作业人员在丈量前要亲近重视丈量水体的气候等状况。
3水下丈量实验
3.1实验进程
本次无人船丈量实验选用了云洲智能出产的ME70无人船，该无人船选用RF无线射频点对点双向通信，间隔为5km，在充满电后可以继续作业约10小时，其测深精度为2cm±0.1%h（h代表水深），定位精度（RTK）为水平±8mm+lppmRMS、笔直±15mm+1ppm RMS，实验采样的地址为一处3500平方米的水库，水库邻近的地势较为开阔。在进行实验的当天，水面较为平稳，没有风波，所以对丈量精度的搅扰可以忽略不计。
在实验中，作业人员别离进行了手动遥控和主动飞行两种方法的丈量，无人船總共的丈量时刻约40分钟，一共的收集数据约1000个，咱们从这些数据中随机抽取了30个进行比对研讨，之后在水库排水后，进行了该30个数据的人工丈量。详细的实验样本如下，其间G1为无人机丈量高程，G2为人工丈量高程，△G标明二者的差值：
经过比较这些数据发现，△G数值大于零的有14个，小于零的有16个，呈现出正态分布的特色。而G1和G2的平均差为0.018m，这个数据是很小的，根本可以忽略不计，这说明无人船丈量的数据较人工丈量来说其差值契合差错规模，标明无人船的丈量是较为牢靠的。
3.2留意问题
经过本次的实验，咱们也发现无人船在丈量中存在着一些问题：
（1）本次实验选取的水域面积不大，导致无人船的主动巡航效果遭到了减缩，咱们以为，无人船主动巡航功用的才能不只如此，假如在较大的水域机械能丈量时，主动巡航才能将会得到更为充分地展示。
（2）无人船体系运用的声纳穿透才能欠安，一旦声波遇到水体中较大的悬浮物时，将会对声波传达形成阻止，因而获取的数据也难以反响水底的真实状况。结语：总归，经过上文的调查、实验和剖析，咱们以为，无人船在水下地势丈量作业中效果明显杰出，其依托高科技设备和手法，可以完成主动化地水下地势地貌丈量，且丈量数据有用，作业时刻短，安全安稳、高效，给当时的水体丈量供给了很大的协助。endprint
