[发明专利]一种内河复杂水域水下地形测量系统及方法

说明书

一种内河复杂水域水下地形测量系统，包括：无人机系统、小型测深仪和地面站系统，小型测深仪与无人机系统下部连接，地面站系统与无人机系统连接。其中，无人机系统包括：无人机、高压电池模块、GNSS模块、自稳云台、飞控模块和数据传输模块。本发明与传统技术相比，通过增设无人机系统，以无人机作为载体，自动化遥控无人机飞抵测点，自动降高至测深仪换能器没入水中10～20cm，通过无人机数据传输模块，将无人机位置及测深信息返回至地面站系统，全程自动化实施水下地形测量，且测量数据可无线实时回传至地面站，无需人工涉水测量，安全风险低，作业效率高。

技术领域

本发明涉及测绘科学与技术领域，具体涉及一种内河复杂水域水下地形测量系统及方法。

背景技术

抛石、渔网等障碍物密集区水下地形测量一直都是海洋测绘难点，传统的测量方法是采用小船搭载测深仪或采用人工手持GNSS-RTK涉水测量。由于测量区域存在障碍物，采用小船测量时存在磕碰、缠绕，人工走测存在跌倒、摔伤等安全风险，无论是小船测量或者人工走测的方式均存在作业风险高，效率低等缺点。因此，在现有的内河复杂水域水下地形测量领域尚缺乏一种高效、便捷、成本低的水下地形测量系统。

为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种内河复杂水域水下地形测量系统及方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

一种内河复杂水域水下地形测量系统，包括：无人机系统、小型测深仪和地面站系统，所述小型测深仪与无人机系统下部连接，所述地面站系统与无人机系统连接；

其中，所述无人机系统包括：无人机、高压电池模块、GNSS模块、自稳云台、飞控模块和数据传输模块，所述高压电池模块和飞控模块与无人机机腹内连接，所述GNSS模块和数据传输模块与无人机顶部连接，所述自稳云台与无人机底部连接。

进一步，所述小型测深仪包括：换能器、测深杆和回声信号收发及处理模块，所述换能器与测深杆底部连接，所述回声信号收发及处理模块设于无人机的机腹内，所述回声信号收发及处理模块与飞控模块和数据传输模块连接，所述测深杆的材质为碳纤维。

进一步，所述地面站系统包括：地面站硬件和地面站软件，所述地面站硬件与数据传输模块连接，所述地面站软件与地面站硬件连接。

一种内河复杂水域水下地形测量方法，包括以下步骤：

步骤1：根据测量技术要求，收集测区气象、水文及地形资料，现场评估飞行环境，确定飞行航高；

步骤2：在测量工作开始前测定水面高程，确定测深高度，根据测图比例尺确定测线和测点间隔，并在地面站软件完成测线规划及测点设置；

步骤3：测点设置动作为无人机沿航高飞行至测点上空悬停，随即降高，当降到测深高度时，启动小型测深仪进行水深测定，并同步记录当前无人机位置信息，利用无人机的数据传输模块将以上无人机位置及测深信息发回地面站系统；

步骤4：当前测点测量结束后，升高至航高，重复步骤3，飞行至下一测点自动完成每个测点的水下地形测量；

步骤5：地面站软件对测量数据进行存储，并进行水下地形成图；

步骤6：数据采集结束后，进行无人机着落后检查，设备装箱。

进一步，所述步骤3中的水下地形测定的方法为：通过GNSS模块测得无人机位置坐标(x，y，z)，通过换能器底部至水底高度测得水深为h₀，通过GNSS模块相位中心距换能器底部固定长度为s，计算水底高程为h＝z-s-h₀，计算得测点坐标为(x，y，h)。

本发明的有益效果：