无人系统在水下测量中的应用研究

辛 健

（中国人民解放军91550部队43分队，大连 116000）

1 引言

随着经济水平和国家综合实力的迅速提高，无论是民用领域还是军用领域对地理方位的勘测日益重要，就我国目前的勘测系统的发展状况而言，陆地地理位置的勘测方式多种多样，而海域的勘测手段就比较单一，就在2016年12月份，我国南海区域就捕获一艘美国无人潜航器，由此可见，我国可以利用无人勘测系统来对我国海域的水下测量作业做出贡献。无人测量系统是集实时、无人和精准自动勘测集一体的多用途勘测平台，其船体上负载着多种海洋勘测传感器。而我国目前的而各种科研机构和材料供应公司已经逐渐推出无人探测系统仪器，并随着科学技术的发展，无人探测系统正朝着智能化、多样化和集成化方向发展，因此，目前我国的无人测量系统正朝着良好的方向快速发展。

2 无人测量系统

2.1 无人测量系统的功能和特点

水下无人测量系统由岸基控制单元和测深船单元构成。无人勘测系统有七个分系统，分别是双体船、推进系统、船载主控系统、测量系统、电源、无线传输系统、岸基控制软件。其推进系统是由两部分组成，一部分是主推进器，另一部分就是两个辅助推进器，两者的设计结合是利用涵道式的方式。它的两个单元包括控制单元和探测船，由控制单元对无人测量系统的船体进行操作，进行水下测量作业。无人测量系统的通讯系统是由无人船数据传输天线、电台以及遥控器组成，首先，无人测量船将其测量到的数据通过电台由数据传输天线传输到电脑上，而电脑也可以通过电台和遥控器对无人测量船进行实时控制。其通过其中工具系统来实现实时接收船体运行过程中所获的坐标、航艏、纵摇、横摇的四种参数和对水深数据利用数据图例的方式展现出来。另外，无人测量系统还包括定位导航系统和探测系统。[1]

2.2 无人测量系统的工作原理

无人测量系统多以无人探测船作为载体的形式展现出来，它是由GNSS、单波束测深仪、超声波壁障系统以及实时摄像头等多种高精度传感设备集成的，[2]并且电脑控制端是可以通过岸基系统接收并处理所无人测量系统所采集的数据，进而对无人测量系统进行实时控制。

3 水下地形勘测

3.1 具体实施步骤

无人测量系统进行水下地形探测的准备工作是进行测点布置，测点布置的原因主要是利用对测点布置通过测量线对水下状况进行数据分析，但是由于测量线测量时存在不可变误差所测的数据有一定的误差范围，测量人员就必须需要通过插值的手段来针对水下情况利用无人测量系统来获得相关数据，而对水域深度的测量大多取决于无人勘测系统对观测点和插值点的精度安排。而根据我国《水利水电工程测量规范》的要求，它严格规定无人探测系统必须选用合理的选择测线间距这样才能有对测量数据的精度和无人测量系统的测量效率有利。[3]水下高程定位点平面中误差限值必须控制在一定方位内。水下高程定位点平面中误差的限值是根据水域的实际状况来制定的。在正式进入勘测之后，无人测量船就需要和电脑端相连接，无人船的控制人员应当将事先布置好的航线数据导入到测深数据采集软件中，并结合实际勘测地形对无人船进行实时控制，针对水深的实际状况灵活实施勘测计划。

3.2 数据分析

首先，在无人测量系统对水下状况通过电台传播到电脑上，电脑先进行滤波处理，对无人探测系统探测到数据中噪点、跳点、伪数据进行初步处理和进一步的处理，而针对以往的无人测量测量实践中，无人测量系统利用软件采用中值滤波法去噪效果较好，并加以人工识别被处理的特征点以及没有处理的噪点，以确保探测数据的精准有效。其次，再对水深数据进行声速剖面改正，设置七个参数，对原有坐标进行坐标转换。最后，再对所测数据进行精准统计。

4 结束语

综上所述，结合之前我国对水下情况的探测实践中，无人系统填补了之前水下测量领域的一些空白，使得水下探测工作变得更加精准和全面化。与大型船只水下测量相比较，无人测量船具有高效、便捷、安全、测区全覆盖等优势，使得水下作业变得更加高效。随着科学技术的进步，无人探测系统正在朝着智能化方向发展，相信未来我国的水下作业会越来越智能和高效。