无人水面测量艇技术研究(二):测量设备加装及无线数据传输技术

通过在无人水面测量艇加载测深、侧扫等测量设备,结合无线数据传输技术即可实现在岸边或母船上对无人测量艇的操控,达到水深测量全过程的自动化、智能化。综合考虑测量艇各舱室的配重情况,提出了具体的测量设备加装设计方案,针对测量设备众多、接口复杂、集成问度大的问题,采用了基于串口转换软件的远程控制技术结合无线数据传输的方案,实现了通过岸台基站即可直接对船台测量设备进行实时监控及参数设置调整。     

无人水面测量艇技术研究(三):自动导引挂接起吊回收系统

在利用无人水面测量艇进行水深测量作业过程中,如何提高测量艇在回收过程中的效率,保证在测量海域回收无人遥控测量艇的安全性成为当前亟待突破的关键技术问题。结合无人水面测量艇三体结构特点,研制出自动导引挂接起吊回收系统,该系统利用吊臂缆卡锁结构件实现对无人遥控测量艇的自动回收,整个回收过程可以在岸边或母船通过遥控实现,从而保证了测量作业人员的人身安全。     

无人艇载多波束组网测量系统

为了提高传统多波束测量的效率,开展无人艇载多波束组网测绘系统总体设计以及测绘/航行一体化、组网拼接、伴随控制等关键技术的研究。试验表明,该测量系统中两艘无人艇可伴随母船航行以及多波束设备实现了组网测量,测量效率提高二倍,数据精度符合相关规范。本文所实现的测量系统极大地提高了水深测量数据快速获取的能力,所研究得到的航行/测量一体化技术对于测绘无人艇的开发具有参考意义,所提出的组网测量作业方式对海洋测量、调查作业有着借鉴和启发意义。     

无人艇组网测量应用场景研究及精度分析

针对无人艇载多波束组网作业在海道测量中尚处于研究和试验推广阶段,成熟案例少等问题,结合海道测量作业实际,制定了大范围开阔水域测量、浅水水域测量、沉船搜救、海底小目标探测等特定场景,对无人艇组网测量作业模式进行验证,通过对采集的多波束数据进行主检测线比对分析,参照现有标准、规范对分析结果进行评估,结果表明无人艇组网测量作业模式能够适应不同场景实际需求,数据准确性满足规范指标要求和现实需要,对无人艇（组网）测量作业方式推广应用具有指导意义。     

测量无人艇研究进展综述

主要基于船体、航速、续航能力、作业海况、搭载仪器、操作方式以及主要用途等方面,详细阐述了国内外测量无人艇的技术参数,分析了国内无人艇的不足和重点攻克的技术,以及螺旋桨、喷泵两种推进方式的优缺点;分析了测量无人艇艇型、自动控制、载体总体设计及集成、环境感知、通信等关键技术及实现途径;指出测量一体化、智能化水平的提升、水陆一体化测量技术、组网测绘为测量无人艇未来的发展方向。     

无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术

为提高水陆一体化测量系统的作业精度和性能,开展无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术研究。借助仿真分析手段,对艇型及设备布置进行优化研究,并开展多传感器集成、时间同步、盲区无缝和实时拼接技术研究,设计并集成了无人艇载水陆一体化测量系统。实验表明,无人艇载水陆一体化测量系统获得的水上水下数据的平均垂直误差为0.12m。所提出的无人艇载水陆一体化测量系统集成优化技术是可行的,可为测绘艇和水陆一体化测量系统集成提供理论依据。     

一种新型无人船海洋水深测量技术

在海洋测深中,由于波浪和潮汐的影响,调查船或无人船所测量的瞬时水深不能直接作为海图水深。本文提出了一种新型的无人船海洋水深测量技术,以评估搭载RTK和单波束测深仪的无人船用于海洋水深测量的潜能。首先,使用无人船所搭载RTK的厘米级精度高程数据,通过低通滤波剔除波浪信息,而获得海平面高程。然后,基于潮汐表和无人船海平面高程,构建了一种参考椭球面和海图的两个基准面之差的获取方法;在常规的海洋调查中,该基准面差通常需要由长期的验潮获得。最后,利用海图基准和无人船测量的瞬时水深的转换关系,计算出海图水深。在海南省蜈支洲岛周边海域,利用自研发的无人船“USBV”开展了相关海上实验,以验证所提出的技术方法。实验结果验证了该无人船海洋水深测量技术。     

舰载浅水激光测深系统研究

本文提出了近海浅水区域水深测量的激光双频相位法测量方案，采用声光调制1064nm和532nm光波分别测量水面和水底距离。在实验室进行了该系统的模拟实验，证实了该方案的可行性。     

水面无人艇在水面舰艇编队水下防御的发展展望

为提升水面舰艇编队水下防御能力,构建以水面无人艇为补充的编队水下防御装备体系是未来发展的重要方向.在总结国内外水面无人艇现状及发展趋势的基础上,分析了无人艇的发展必要性,结合水面舰艇编队防御鱼雷攻击的任务需求,开展了水面无人艇作战使用方法研究,并对其对抗效能进行了仿真分析评估.相关研究成果可牵引水面无人艇在水下信息对抗...     

一种无人船水深测量系统及试验

针对浅水、未知、污染等困难地区的水深测量,研制了一种无人船水深测量系统。该系统包括岸基(母船)控制单元和测深船单元,其中岸基控制单元利用无线电遥控测深船走航测量并实时接收测量数据,测深船单元搭载GPS、电子罗盘、声学测深仪和主控系统。目前已开展了4次湖试和1次海试,验证了无人船用于水深测量的可行性和实用性。     

含沙水体水深遥感方法的研究

遥感测深技术是海岸、河口及其他水体水深测量的一种新方法,应用前景广阔。在海洋的近岸、河口处水体相对浑浊,利用可见光技术测深的精度依赖于建立合适的水深反演模型和考虑水体悬浮物质的影响。选择合适的水深反演因子和比较多种线性、非线性水深反演模型,通过对水体悬浮泥沙光谱特性的研究,建立了适于河口、近岸浅水浑浊水体并考虑悬沙浓度影响的水深反演模型。通过检验,由该模型反演的平均相对误差小于15%,在7~14 m的水深段反演效果更好,其平均相对误差小于8.5%。     

岛礁周边水深光学遥感反演模型比较与分析

岛礁周边水深精确测量是海洋测绘工作的难点之一,光学遥感技术在浅水区域尤其是无人到达的深远海岛礁区域有其独特的优势,可作为传统测深的有效补充手段.利用蜈支洲岛WorldView-2多光谱遥感影像和实测水深数据,对比了多波段回归模型、对数波段比值模型、支持向量机回归模型(support vector regression,...     

新型无人海道测量艇的设计与实现

为提升无人艇在浅水区和危险区等复杂水域开展专业化海道测量的应用能力,在广泛调研国内外同类型无人海道测量艇功能定位和设计要求的基础上,采用了一种优化后的M型艇型设计和油电混合动力,引入高精度惯导姿态定位系统提升姿态控制和避障能力,研发了基于电子海图的测量和导航一体化控制系统,并综合给出了一种适应浅水区测量和专业海道测量的无人海道测量艇的设计方案。实际应用表明该无人海道测量艇具有优良的水动力性能和水下噪声抑制能力,具备了适应多种环境的通信保障能力,实现了高精度的航行轨迹控制和自主避障,能够在复杂水域自主完成高精度测量任务,测量成果满足海道测量规范要求。本项研究为后续无人艇作为测量平台持续提升海道测量能力提供了借鉴和参考。     

基于小型无人艇的海洋磁力测量精度评价

为了验证基于小型无人艇进行海上磁力测量的可行性,研制了船载海洋磁力测量系统,将其搭载于小型无人艇上,进行了海上磁力测量试验,在海上测量中获得了重复测线和交叉测线数据;对海上测量数据进行了处理,并按照相关规范和方法计算了重复线和交叉点的内符合精度,计算结果显示两条重复线的内符合精度分别达到1.06 nT和1.71 nT,...     

船载水上水下一体化测量技术及应用——以舟山册子岛为例

近年来,船载水上水下一体化测量技术在海洋测绘领域发展迅速。该技术主要通过对多波束水深测量系统、激光扫描系统、定位定姿系统等设备的集成,实现水上水下一体化无缝测量。以舟山册子岛区域为例,利用船载水上水下一体化测量技术,成功实现了水上水下一体化无缝测量,并完成了水深及地形成果整合,阐明该技术在应用中的优缺点,并探讨了船载水上水下一体化测量技术在海岸带地质调查的应用前景及发展方向。     

基于深度学习的水面无人艇目标检测算法综述

随着人工智能的发展,水面无人艇可代替人工进行危险任务作业,目标检测是其完成自主探测的核心技术。深度学习技术克服了人工特征提取精度低、通用性差等局限性,已成为图像处理的主流方法。 首先,对当前基于深度学习的目标检测算法的发展现状进行了全面总结,对算法分类进行了详细的定义,并指出了不同类型算法的优缺点及适用场景;然后,分析了无人艇水面目标检测技术的研究现状,指出了各类深度学习工作的贡献、优势和局限性;最后,总结了面向水面无人艇的深度学习目标检测算法中亟需解决的关键科学问题,并对可行的方案以及该应用研究领域的未来发展做了进一步的展望。     

水面之上法测量水体光谱的关键技术

对水体光谱特征的研究是海洋水色遥感的基础工作之一。水体的光谱特征包括:表观光学特性和固有光学特性。在水体的表观光学特性研究方面,目前国际水色界推行的有:剖面法和水面之上法(也称表面法)。由于我国近岸水体混浊度较高,浅水区域较多,研究这类水体的表观光学特性应以水面之上法为主、剖面法为辅。介绍了水面之上法水体光谱的测量技术,就其中关键技术问题进行了讨论。     

海洋测深中的波浪效应改正技术

以GPS海洋测量手段为代表的现代海洋测量技术已经形成,海洋测量的测深、定位两大主题已得到较好的解决。但是,海洋水深测量数据的改正和归算理论与方法还需要进一步改进。本文对海洋测深中的波浪效应问题进行探讨,提出了波浪效应改正技术,为提高精密海底信息场测量与表征的精度,建立了海洋水深测量数据的改正和归算问题中由波浪效应引起的相关测深改正的数学模型。     

ICESat-2激光卫星与光学遥感影像融合水深测量

针对浅海测深的数据特点和应用需求,以我国南海甘泉岛为例,研究了利用ICESat-2(Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite-2)激光卫星数据和光学遥感影像开展主被动融合水深测量的方法。首先通过信号点提取、水面/水底识别、水下点折射改正等步骤处理ICESat-2数据,获得水深值,随后以激光点作为控制,计算光学水深反演模型参数,最后由点及面地获取大范围高精度水深。实验表明,甘泉岛区域主被动融合测深中误差优于1.30m,基于激光卫星数据的主被动融合测深方法能够为浅水水深测量提供新手段。     

基于机载激光技术的浅海水深测绘应用分析

受船载仪器、海况等要素限制,传统水深测量中浅水区域无法对浅海水深进行测量。为克服此困难,利用近年来新兴的机载激光测深系统(light detection and ranging system,简称LiDAR)进行浅海水深测量,用LiDAR获取的点云数据进行处理后得到的水下地形等深线与海图图载水深进行直观对比,同一坐标点下的点云水深与截图水深进行定量分析。结果表明,LiDAR获取的水深精度高,水深点密集,可更快获得浅海区域详细的高精度的水下地形。这些优点使其在近岸浅海海岸防护、围海造田、港口建设等海洋工程项目中应用前景广阔。此外目前国内LiDAR技术主要用于陆地,应用于浅海水深测绘还很少,本研究对机载LiDAR进行水深测量的研究进行了补充。