無人系統(tǒng)在水下測量中的應(yīng)用研究

辛 健

（中國人民解放軍91550部隊43分隊，大連 116000）

1 引言

隨著經(jīng)濟水平和國家綜合實力的迅速提高，無論是民用領(lǐng)域還是軍用領(lǐng)域?qū)Φ乩矸轿坏目睖y日益重要，就我國目前的勘測系統(tǒng)的發(fā)展狀況而言，陸地地理位置的勘測方式多種多樣，而海域的勘測手段就比較單一，就在2016年12月份，我國南海區(qū)域就捕獲一艘美國無人潛航器，由此可見，我國可以利用無人勘測系統(tǒng)來對我國海域的水下測量作業(yè)做出貢獻。無人測量系統(tǒng)是集實時、無人和精準自動勘測集一體的多用途勘測平臺，其船體上負載著多種海洋勘測傳感器。而我國目前的而各種科研機構(gòu)和材料供應(yīng)公司已經(jīng)逐漸推出無人探測系統(tǒng)儀器，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人探測系統(tǒng)正朝著智能化、多樣化和集成化方向發(fā)展，因此，目前我國的無人測量系統(tǒng)正朝著良好的方向快速發(fā)展。

2 無人測量系統(tǒng)

2.1 無人測量系統(tǒng)的功能和特點

水下無人測量系統(tǒng)由岸基控制單元和測深船單元構(gòu)成。無人勘測系統(tǒng)有七個分系統(tǒng)，分別是雙體船、推進系統(tǒng)、船載主控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、電源、無線傳輸系統(tǒng)、岸基控制軟件。其推進系統(tǒng)是由兩部分組成，一部分是主推進器，另一部分就是兩個輔助推進器，兩者的設(shè)計結(jié)合是利用涵道式的方式。它的兩個單元包括控制單元和探測船，由控制單元對無人測量系統(tǒng)的船體進行操作，進行水下測量作業(yè)。無人測量系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)是由無人船數(shù)據(jù)傳輸天線、電臺以及遙控器組成，首先，無人測量船將其測量到的數(shù)據(jù)通過電臺由數(shù)據(jù)傳輸天線傳輸?shù)诫娔X上，而電腦也可以通過電臺和遙控器對無人測量船進行實時控制。其通過其中工具系統(tǒng)來實現(xiàn)實時接收船體運行過程中所獲的坐標、航艏、縱搖、橫搖的四種參數(shù)和對水深數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)圖例的方式展現(xiàn)出來。另外，無人測量系統(tǒng)還包括定位導(dǎo)航系統(tǒng)和探測系統(tǒng)。[1]

2.2 無人測量系統(tǒng)的工作原理

無人測量系統(tǒng)多以無人探測船作為載體的形式展現(xiàn)出來，它是由GNSS、單波束測深儀、超聲波壁障系統(tǒng)以及實時攝像頭等多種高精度傳感設(shè)備集成的，[2]并且電腦控制端是可以通過岸基系統(tǒng)接收并處理所無人測量系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，進而對無人測量系統(tǒng)進行實時控制。

3 水下地形勘測

3.1 具體實施步驟

無人測量系統(tǒng)進行水下地形探測的準備工作是進行測點布置，測點布置的原因主要是利用對測點布置通過測量線對水下狀況進行數(shù)據(jù)分析，但是由于測量線測量時存在不可變誤差所測的數(shù)據(jù)有一定的誤差范圍，測量人員就必須需要通過插值的手段來針對水下情況利用無人測量系統(tǒng)來獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，而對水域深度的測量大多取決于無人勘測系統(tǒng)對觀測點和插值點的精度安排。而根據(jù)我國《水利水電工程測量規(guī)范》的要求，它嚴格規(guī)定無人探測系統(tǒng)必須選用合理的選擇測線間距這樣才能有對測量數(shù)據(jù)的精度和無人測量系統(tǒng)的測量效率有利。[3]水下高程定位點平面中誤差限值必須控制在一定方位內(nèi)。水下高程定位點平面中誤差的限值是根據(jù)水域的實際狀況來制定的。在正式進入勘測之后，無人測量船就需要和電腦端相連接，無人船的控制人員應(yīng)當將事先布置好的航線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到測深數(shù)據(jù)采集軟件中，并結(jié)合實際勘測地形對無人船進行實時控制，針對水深的實際狀況靈活實施勘測計劃。

3.2 數(shù)據(jù)分析

首先，在無人測量系統(tǒng)對水下狀況通過電臺傳播到電腦上，電腦先進行濾波處理，對無人探測系統(tǒng)探測到數(shù)據(jù)中噪點、跳點、偽數(shù)據(jù)進行初步處理和進一步的處理，而針對以往的無人測量測量實踐中，無人測量系統(tǒng)利用軟件采用中值濾波法去噪效果較好，并加以人工識別被處理的特征點以及沒有處理的噪點，以確保探測數(shù)據(jù)的精準有效。其次，再對水深數(shù)據(jù)進行聲速剖面改正，設(shè)置七個參數(shù)，對原有坐標進行坐標轉(zhuǎn)換。最后，再對所測數(shù)據(jù)進行精準統(tǒng)計。

4 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合之前我國對水下情況的探測實踐中，無人系統(tǒng)填補了之前水下測量領(lǐng)域的一些空白，使得水下探測工作變得更加精準和全面化。與大型船只水下測量相比較，無人測量船具有高效、便捷、安全、測區(qū)全覆蓋等優(yōu)勢，使得水下作業(yè)變得更加高效。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，無人探測系統(tǒng)正在朝著智能化方向發(fā)展，相信未來我國的水下作業(yè)會越來越智能和高效。