無人系統在水下測量中的應用研究

辛 健

（中國人民解放軍91550部隊43分隊，大連 116000）

1 引言

隨著經濟水平和國家綜合實力的迅速提高，無論是民用領域還是軍用領域對地理方位的勘測日益重要，就我國目前的勘測系統的發展狀況而言，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來對我國海域的水下測量作業做出貢獻。無人測量系統是集實時、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和材料供應公司已經逐漸推出無人探測系統儀器，并隨著科學技術的發展，無人探測系統正朝著智能化、多樣化和集成化方向發展，因此，目前我國的無人測量系統正朝著良好的方向快速發展。

2 無人測量系統

2.1 無人測量系統的功能和特點

水下無人測量系統由岸基控制單元和測深船單元構成。無人勘測系統有七個分系統，分別是雙體船、推進系統、船載主控系統、測量系統、電源、無線傳輸系統、岸基控制軟件。其推進系統是由兩部分組成，一部分是主推進器，另一部分就是兩個輔助推進器，兩者的設計結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的船體進行操作，進行水下測量作業。無人測量系統的通訊系統是由無人船數據傳輸天線、電臺以及遙控器組成，首先，無人測量船將其測量到的數據通過電臺由數據傳輸天線傳輸到電腦上，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來實現實時接收船體運行過程中所獲的坐標、航艏、縱搖、橫搖的四種參數和對水深數據利用數據圖例的方式展現出來。另外，無人測量系統還包括定位導航系統和探測系統。[1]

2.2 無人測量系統的工作原理

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

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據分析，但是由于測量線測量時存在不可變誤差所測的數據有一定的誤差范圍，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來獲得相關數據，而對水域深度的測量大多取決于無人勘測系統對觀測點和插值點的精度安排。而根據我國《水利水電工程測量規范》的要求，它嚴格規定無人探測系統必須選用合理的選擇測線間距這樣才能有對測量數據的精度和無人測量系統的測量效率有利。[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。水下高程定位點平面中誤差的限值是根據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當將事先布置好的航線數據導入到測深數據采集軟件中，并結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 數據分析

首先，在無人測量系統對水下狀況通過電臺傳播到電腦上，電腦先進行濾波處理，對無人探測系統探測到數據中噪點、跳點、偽數據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，以確保探測數據的精準有效。其次，再對水深數據進行聲速剖面改正，設置七個參數，對原有坐標進行坐標轉換。最后，再對所測數據進行精準統計。

4 結束語

綜上所述，結合之前我國對水下情況的探測實踐中，無人系統填補了之前水下測量領域的一些空白，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、測區全覆蓋等優勢，使得水下作業變得更加高效。隨著科學技術的進步，無人探測系統正在朝著智能化方向發展，相信未來我國的水下作業會越來越智能和高效。