[发明专利]一种河道库岸水下地形及淤泥厚度勘测系统

说明书

本发明涉及一种河道库岸水下地形及淤泥厚度勘测系统，包括无人船系统、三维测深侧扫声呐系统、便携式多频测深仪、浅地层剖面仪和地剖仪、无线数据传输装置以及多平台与多传感器研制系统集成和数据处理平台；三维测深侧扫声呐系统用于在一次测量航行中同时获得2D声呐图像、高分辨率3D侧扫图像和条带测深数据；便携式多频测深仪用于管线路由调查和淤积情况调查；浅地层剖面仪能够测量水深数据和浅剖数据，对水底部地层进行剖面显示；无线数据传输装置适用于电信级的点对点网络应用；多平台与多传感器研制系统集成和数据处理平台用于实现实时数据的传输通信以及构建异构无人船水下地形勘测网。

技术领域

本发明涉及水下信息一体化快速获取与智能处理技术领域，具体涉及一种基于无人船组网观测的河道库岸水下地形及淤泥厚度勘测系统。

背景技术

目前，水下地形勘测与淤泥厚度测量通常采用四种技术方案：1、采用双频GPS接收机加双频数字测深仪，由基准站、流动站组合的动态实时定位(RTK)测量模式；2、采用GPS接收机加双频数字测深仪，由基准站、流动站组合的伪距差分实时定位测量模式；3、采用GPS接收机加双频数字测深仪，由流动站与永久性运行的跟踪站相连的伪距差分后处理测量模式；4、采用测量机器人与双频数字测深仪相组合的极坐标法自动化测量模式。

但是，现有技术中常态与应急状态下水下地形勘测与淤积定量识别的观测能力无法满足要求，在进行水下测量时容易受到水下声波多途经影响，水深测量时具有跳变和不确定度，无法有效扩展测深条带宽度。

发明内容

本发明旨在提供一种河道库岸水下地形及淤泥厚度勘测系统，所要解决的技术问题至少包括如何提升水利遥感实验室的基础科研能力和业务能力，并使实验室初步具备常态与应急状态下水下地形勘测与淤积定量识别的观测能力。

为了实现上述目的，本发明提供一种河道库岸水下地形及淤泥厚度勘测系统，包括无人船系统、三维测深侧扫声呐系统、便携式多频测深仪、浅地层剖面仪、无线数据传输装置以及多平台与多传感器研制系统集成和数据处理平台；所述的三维测深侧扫声呐系统、便携式多频测深仪、浅地层剖面仪、无线数据传输装置以及多平台与多传感器研制系统集成和数据处理平台均安装在无人船系统的船体上；所述的三维测深侧扫声呐系统用于在一次测量航行中同时获得2D声呐图像、高分辨率3D侧扫图像和条带测深数据；所述的便携式多频测深仪用于管线路由调查和淤积情况调查；所述的浅地层剖面仪能够测量水深数据和浅剖数据，对水底地层进行剖面显示，能够识别水底表层沉积物的类型并记录图像。

所述的无线数据传输装置适用于电信级的点对点网络应用，通过将20或40MHz的信道带宽和专门定制的远距离传输私有协议相结合，达到7.5bit/Hz的极高频谱利用率；所述的多平台与多传感器研制系统集成和数据处理平台用于实现实时数据的传输通信以及构建异构无人船水下地形勘测网。

所述的无人船系统适配搭载三维测深侧扫声呐系统、测深和水底剖面设备，该无人船系统的船艏和船尾设置有声纳安装支架，能够同时搭载两款声纳设备进行水下测绘活动。

在一个优选实施例中，所述的无人船系统同时搭载测深侧扫声纳和浅地层剖面仪，在一次航行中，同时实现水深数据测量和水底底质剖面测量。

所述无人船系统包括：声纳载荷模块、30HP四冲程汽油船外机、船舶自动驾驶系统、声纳系统、电力系统和通信系统。

所述的三维测深侧扫声呐系统采用三维侧扫声纳暨超宽覆盖的浅水条带测深仪，能够提供方便的3D目标及海底景观拾取、检测能力，可以用位置和几何形状的图像加强对水下结构、管道、电缆、桩基、残骸、障碍物、栖息地的三维空间表达，采用多回波角信号检测电子波束技术；所述的三维测深侧扫声呐系统采用N个独立基元，同时接收从水面到海底的全水柱的多个回波源的信号，在每个采样时间皆直接利用相位和回波强度计算每个源的距离、角度，从而得到全水柱范围的3D侧扫和测深数据。

所述的三维测深侧扫声呐系统的硬件系统由声呐头、电缆及接线盒和电源组成。