水下地形测量船的制作方法

专利名称：水下地形测量船的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于露天水源勘测的測量船，尤其涉及一种水下地形測量船。
背景技术：
河道、水库、湖泊在城市供水和エ农业发展中发挥着重大作用，同时还具有防洪、调蓄、灌溉、发电等多重功能。蓄滞洪区是防洪工程中的重要组成部分，可以减少洪涝灾害带来的损失。随着时间的推移，城镇乡村的河道、水库、蓄滞洪区的地形地貌均有所不同的变化。在现有条件下，城镇乡村的河道、水库、蓄滞洪区的管理和防汛调度依然使用先前的历史数据资料，这些资料既分散且标准不统一，不够全面、系统，数据的合理性也无法考证，对于调度控制指标的不当使用，往往会造成不可估量的损失。为了弄清河道、水库、蓄滞洪区内地形地貌变化情况，就需要开展有关测量工作，以便更科学合理地为工程管理和防汛调度服务。目前，水下測量需要租赁船只，安装測量设备进行水深測量，测量费用相应增加， 測量人员体力消耗较大，身体健康受到伤害，不利于测量工作的实施。
发明内容本实用新型的主要目的在于解决上述水下測量勘探中存在的问题，提供一种水下地形測量船。水深测绘是河流、湖泊等水域应用领域的ー项重要内容，对于探知水底地貌的状况具有重要意义。迄今为止，已经有许多测量平台应用于水深测绘，包括舰船和其它水下潜器、定位系统、測量传感等。世界范围内的大部分水深数据都来自于舰船測量，其測量方式是现阶段大面积水深测绘的最主要方式。对于河道等的水深测绘，自动导航水深測量设备是十分有用的技术手段，但是也存在成本高、水深通信带宽受限和操作复杂性等问题。随着测量技术、GPS、GIS、RS技术和信息科学技术高速发展，利用3S测量技术和计算机可以实现各区域的測量、分析计算等工作，因此也就能够实现水面的水下地形測量。本实用新型通过广泛调研与论证，測量船选用钢质材料，研制了便于装卸的船体结构；研制改造了舵机起动机装置，由手拽起动研制成自动起动；对舵机研制了自动停机装置，当測量船遇有特殊情况时，可由岸上实施停止，关闭舵机；改造了舵机的油门装置成为自动油门装置，増加了自动控油功能；通过光电编码计数器、接近开关及链条传动装置，实现舵把自动控制，再结合GPS和陀螺仪数据，实现船体自动导航控制；利用エ控机实现测量船的遥控操作，从岸上发出的操控指令通过无线电传到船上；研制了測量船操控软件，包括測量采集软件，GPS导航软件，通信软件，数据及接ロ优化软件，船控软件，遥控软件，通过编写各功能程序代码，实现无线遥控自动导航水下測量功能，可以实现河道、水库、湖面的自动导航测量。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是由至少I艘測量船、基准站、主操控设备和遥控设备组成，基准站、主操控设备和遥控设备在被測量水域的岸上实施操控，根据实际需要基准站、主操控设备和遥控设备同时操控多艘測量船。測量船由船体、控制系统、航行航向控制系统、定位系统、測量系统和通讯系统组成，測量船的船体整体由船首和船身各自独立分段构成，船首整体密封，船首上部为船甲板，船首前端部为尖端，船首的后端整体为平面，船首后端部与船身的前端部相吻合，船首后端中部设置凹形槽状的水下探测孔，水下探测孔从船首上部船板贯通到船首下部的船底，船首的后端与船身的前端相连接构成水下探测孔，便于在水下探测孔内安装和拆卸设备安装柱，在水下探测孔内安装设备安装柱后，船首和船身通过连接件连接成一体组成测量船，船首与船身的分体设计便于拆装和转场运输。设备安装柱整体呈柱状，设备安装柱的中部固定安装在水下探测孔内，设备安装柱整体呈柱状，设备安装柱贯穿水下探测孔，设备安装柱的下端部穿过水下探测孔的下端部，设备安装柱的下端部的顶端部固定设置测量系统的测深仪探头，測深仪探头在水下发射信号并接收被測量水底反射回的信号，測深仪探头通过导线与測深仪相连接，测深仪探头沿着測量断面线直接在水下探测被测量水底的地形、地貌和深度。设备安装柱的上端部穿过水下探测孔的上部，在设备安装柱的上部安装控制系统的避障仪，避障仪通过线路与エ业控制计算机相连接，避障仪探测測量船前方的障碍物以及障碍物与船之间的距离，防止船头碰撞水上物体，并把测得的数据信息传输给エ业控制计算机调整測量船的航行。设备安装柱的顶端部安装定位系统的GPS接收机天线，GPS接收机天线通过导线与GPS设备相连接，与空间卫星星座导航定位系统相连通，基准站为固定定点接收卫星星座的GPS信号，測量船由GPS电台接收基准站修正信息，解算得到实地地点的三维坐标。船首的甲板上固定安装定位系统的GPS电台天线、通讯系统的数据通讯电台天线和控制系统的陀螺仪，GPS电台天线通过导线与GPS电台相连接，通过GPS电台接收基准站修正定位系统的信息，解算得到实地地点的三维坐标。数据通讯电台天线通过导线与数据通讯电台相连接，数据通讯电台通过线路与エ业控制计算机相连接，通过数据链路与基准站相连通，エ业控制计算机接收主操控设备发出的指令，往返传输主操控设备和エ业控制计算机之间的数字信息。船首甲板的前端部固定安装控制系统的陀螺仪，陀螺仪通过线路与エ业控制计算机相连接，陀螺仪实时监测測量船的航行方向、侧摇和正摇，为エ业控制计算机的航行航向控制系统提供測量船的航行数据，实施实时姿态矩阵的解算，确保測量船按照导航线行驶。船身整体呈承载船状，船身上设置承载舱，船身的尾端的船尾通过安装卡子设置航行航向控制系统的驱动机构，驱动机构驱动測量船的航行，船身的上部安设船身舱盖，船身舱盖与船身相吻合，船身舱盖遮挡保护承载舱内的设备。承载舱内固定安装数据通讯电台、GPS电台、測深仪、GPS设备、蓄电池组、电源模块和エ业控制计算机，定位系统的GPS电台和GPS设备通过线路与控制系统的エ业控制计算机相连接，实施定位操控，測量系统的测深仪通过线路与控制系统的エ业控制计算机相连接，实施测量操控，通讯系统的数据通讯电台通过线路与控制系统的エ业控制计算机相连接，エ业控制计算机通过数据通讯电台与主操控设备和遥控设备链接实施通讯、測量数据的设置、传递数据信息、接收指令和校验定位数据的操控，エ业控制计算机通过GPS电台与基准站链接实施修正定位系统的信息，解算得到实地点的三维坐标。蓄电池组和电源模块通过线路与数据通讯电台、GPS电台、測深仪、GPS设备并联相连接，电源模块控制分配蓄电池组对数据通讯电台、GPS电台、測深仪、GPS设备的电源供
i ロ 船尾的船舱外用安装卡子安装航行航向控制系统的測量船的驱动机构，驱动机构的上部为发动机，驱动机构的下部为水下驱动装置，水下驱动装置的顶端部安设螺旋桨，通过驱动机构的运行驱动測量船在被測量水域内的沿导航线和測量断面线航行。发动机上安装启动机，启动机由点火装置、熄火开关和启动熄火电路构成，发动机采用电打火启动，启动机通过线路与エ业控制计算机相连接，启动机接受エ业控制计算机的指令启动或关闭发动机，主操控设备或遥控设备通过数据通讯电台向エ业控制计算机发布指令，熄火停机或点火启动发动机，启动发动机后启动熄火电路检测发动机是否启动，未 启动继续启动。发动机的输出端与減速机的输入端相连接，減速机增大输出力矩和提高船舵的稳定性，減速机的输出端与传动轴的一端部相连接，传动轴的另一端部与水下驱动装置端部的螺旋桨相连接。发动机上安装一体化的油门伺服机，油门伺服机与油门驱动相连接，油门伺服机调节油门驱动对油门实施加大或减小加油量，调整航行速度，油门伺服机通过线路与エ业控制计算机相连接，接受エ业控制计算机发布的指令调整測量船航行的速度。发动机和水下驱动装置整体旋转180 运行，航向控制杆的一端部与发动机固定安装，航向控制杆整体杆状，航向控制杆上设置滑道，航向控制杆上安装滑杆连接件，滑杆连接件沿航向控制杆上的滑道往复移动，滑杆连接件与转向驱动链条的中部固定相连接，滑杆连接件连同发动机和水下驱动装置整体旋转180 运行，通过滑杆连接件联通驱动机构和航向执行机构。船身的船尾部安装航行航向控制系统的航向执行机构，航向执行机构是由承载梁、固定链条齿轮、转向驱动链条、光电计数器和3个接近限位开关组成，承载梁安装在船尾处与驱动机构的发动机相对应，承载梁的两端部分别固定设置固定链条轮，两个固定链条齿轮上环绕转向驱动链条，转向驱动链条与两个固定链条齿轮相吻合，通过电机带动减速机驱动固定链条齿轮，固定链条齿轮带动转向驱动链条构成往复直线运行，电机通过线路与エ业控制计算机相连接，电机接受エ业控制计算机的指令实施往复直线运行，驱动机构的旋转运行轨迹在驱动链条的往复直线运行轨迹范围内运行。转向驱动链条的ー侧平行安装光电计数器和3个接近限位开关，3个接近限位开关等距排列设置，光电计数器和3个接近限位开关通过线路与エ业控制计算机相连接，向エ业控制计算机传输转向驱动链条运行状态的数字信息。转向驱动链条的一侧的两端部分别设置接近限位开关I和接近限位开关3，接近限位开关I和接近限位开关3对航向控制杆实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条往复运行的速度、计算转向驱动链条往复运行的节距的数量，驱动机构的发动机的180 旋转运行轨迹包含在航向执行机构的转向驱动链条的往复直线运行的轨迹内，安装在发动机上的滑杆连接件的顶端部对准接近限位开关I或接近限位开关3，測量船的左转向或右转向已到极限，接近限位开关I或接近限位开关3向エ业控制计算机实施报警，エ业控制计算机经数据处理后及时调整測量船的航向。在限位开关I和接近限位开关3的中间处设置接近限位开关2，接近限位开关2对航向控制杆实施行程控制和限位以及測定转向驱动链条往复运行的速度、计算转向驱动链条往复运行的节距的数量，航向控制杆顶端部归位对准接近限位开关2则光电计数器和3个接近限位开关数据清零重新开始运行记录数据信息，对航向控制杆实施行程控制和限位以及測定转向驱动链条往复运行的速度、计算转向驱动链条往复运行的节距的数量并向エ业控制计算机传输数据信息。转向驱动链条ー侧的一端部设置光电计数器，光电计数器对准转向驱动链条，转向驱动链条往复直线运行，转向驱动链条的销轴切割发光管发出发的光柱，每切割一次光电计数器发光管发出的发光柱则记录ー个数，所记录的数值为转向驱动链条往复运行的节距的数量，井向エ业控制计算机传输数据信息，为了避免光电计数器的误差，通过3个接近 限位开关校正计数误差，确保正确控制測量船的航向。エ业控制计算机中采用IO模块、AD模块、PWM输出和计数模块实现数据采集和控制，IO模块采集接近限位开关广3的数据信息，把数据信息传输给エ业控制计算机，经过位置信号的检测，エ业控制计算机经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，エ业控制计算机通过数据通讯电台实时传输给主操控设备。AD模块采集发动机数据信息，把数据信息传输给エ业控制计算机，经过位置信号的检测，エ业控制计算机经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，エ业控制计算机通过数据通讯电台实时传输给主操控设备，エ业控制计算机上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息。PWM输出和计数模块采集光电计数器的数据信息，把数据信息传输给エ业控制计算机，经过位置信号的检测，エ业控制计算机经数据处理后发指令调整发动机的运行以及控制測量船的航行速度，エ业控制计算机通过数据通讯电台实时传输给主操控设备。エ业控制计算机通过线路与GPS设备、GPS电台、数据通讯电台、测深仪、陀螺仪、避障仪、发动机的启动机和发动机的油门伺服机相连接。从エ业控制计算机设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的參数、读取测量线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施參数设置和数据存取。船身舱盖的顶部安设太阳能电池板，太阳能电池板覆盖船身舱盖的顶部，太阳能电池板通过线路与蓄电池组相连接，向蓄电池组输送电源。被测量水域的岸上的基准站由GPS设备、GPS接收机天线、GPS电台、和GPS电台天线组成，GPS接收机天线通过导线与GPS设备相连接，GPS设备通过数据链路与卫星星座链接，获取GPS信息，GPS设备通过线路与GPS电台相连接，GPS电台天线通过导线与GPS电台相连接，基准站的GPS设备和GPS接收机天线为固定定点接收卫星星座的GPS信号，測量船通过GPS电台接收基准站的GPS信号修正GPS信号的数字信息，解算得到实地点的三维坐标。被測量水域的岸上的遥控设备由遥控操作台、数据通讯电台组成，数据通讯电台通过线路与遥控操作台相连接，数据通讯电台通过导线与数据通讯电台天线相连接，经遥控操作台通过数据通讯电台操控測量船的航行、航向、航速、放样信号，沿导航线和測量断面线实施水深測量、GPS測量、测距、报警数字信息。[0036]被測量水域的岸上的主操控设备由主操控器、数据通讯电台组成，数据通讯电台通过线路与主操控器相连接，主操控器上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息，数据通讯电台通过导线与数据通讯电台天线相连接，经主操控器通过数据通讯电台设置測量船的导航线和測量断面线，接收测量水深数据、GPS測量数据、測量距离数据，修正实际测量出现的误差；从主操控器设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的參数、读取测量断面线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施參数设置和数据存取。本实用新型主要由基准站、主操控设备、遥控设备和測量船组成，通过无线电通信链路联通，在实施测量吋，经过测量技术设计，采用ー个基准站、一个主操控设备或ー个遥控设备以及ー个測量船或几个測量船进行测量，基准站固定不动，定点接收GPS卫星信号，并由GPS电台实时向測量船发送差分修正数据信号，測量船到各测点实施测量时，接收同样的GPS卫星信号，并通过GPS电台接收基准站修正信息，解算后得到实地地点的三维坐标，其坐标系为WGS84大地坐标，表示为经纬度和高程(BLH)，这样才能开展后续船控、放样等一系列工作。小型測量船的船体结构通常分为双体船和単体船，双体船航行相对稳定，但体积 相对较大，是由两个单体船横向固定联接而成；单体船是常见的船体结构，具有结构简単，便于加工等特点。本实用新型为了便于每天早晨卸车下水測量和晚上收エ搬到车上运回，測量船必须具有小型、轻便、可携帯性、快速安装、较长时间的续航能力等特性，即要考虑到船体的可控性、载重量、稳定性，还要考虑测量探头的安装。采用船首和船身分体式単体船结构形式，即船首和船身分开设计加工，各自独立，测量时用锁扣联接成整体。測量船是实时性较强的系统，通过传感器采集需要数据信息，并对数据信息进行处理，得到控制量，对驱动设备和航向执行机构进行自动控制。外部设备以RS232异步串行ロ为主，エ业控制计算机至少6个串ロ，并具有较高的运算速度和很好的数据采集、处理能力以及接口中断能力。本实用新型水面部分测量采用双频水下測深仪设备与GPS设备结合的測量方式进行测量，水深测量仪器由測深仪探头(即传感器)和测深仪主机组成，測深仪探头在水下发射并接收反射的声波信号，声波在水中传输速度恒定，通过记录声波发射和接收时间，则可计算水深。对于各测点水下三维坐标，由GPS进行定位，水深測量仪测量各定位点的水深，通过GPS定位测量测得水深点的平面位置和水面高程，则可计算河底高程。測深仪可单独使用进行水深測量，也可通过RS232串ロ由计算机实现测量。连接エ业控制计算机測量吋，需进行配置，使之与エ业控制计算机接ロ协议一致，这样，エ业控制计算机才能采集测深仪数据。本实用新型測量船工作时以自动测量为主，智能性也是測量船设计的指标之一，为了防止測量船的船头碰撞水上物体，如桥墩等障碍物，在船首安装避障仪。避障仪从探头发送并接受超声波，前方遇到障碍物后，障碍物反射此声波，探头接到反射波后，由避障仪计算由发射到反射回来的时间，计算出測量船的船体与障碍物之间的距离，不仅探測到前方的障碍物，还测出距离，实现探測船前方的障碍物，对不同距离做出相应的报警提示并自动避障行驶或报警停船。GPS地面监控站主要由分布在全球的ー个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道參数、钟差參数等，并将这些数据編制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。GPS用户设备由GPS接收机含电台、天线、手薄(測量終端)、数据处理软件及其终端设备(如计算机)等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交換、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心(測站点)的三维坐标。本实用新型主要由基准站、主操控设备、遥控设备和測量船组成，通过无线电通信链路联通，在实施测量吋，经过测量技术设计，采用ー个基准站、一个主操控设备或ー个遥控设备以及ー个測量船或几个測量船进行测量，基准站固定不动，定点接收GPS卫星 信号，并由GPS电台实时向測量船发送差分修正数据信号，測量船到各测点实施测量时，接收同样的GPS卫星信号，并通过GPS电台接收基准站修正信息，解算后得到实地地点的三维坐标。船体航行主要依靠方向和姿态，需要配备陀螺仪和姿态仪，确定航向角没有漂移，同时提供经过校核的三维加速度、角速度以及大地磁场强度。主要应用运动检测，惯性导航系统，人体姿态测量，飞机姿态监测，转速測量等。本实用新型測量船的船头配备陀螺仪(即MTi系统)，实时输出的航向角是否漂移的数据信息，同时提供经过校核的三维加速度、角速度以及大地磁场强度。安设的陀螺仪把各个单元的数据收集进来，精确测量測量船的旋转运动角速率和线运动加速度信息，然后送至測量船的エ业控制计算机中进行实时的姿态矩阵解算，通过姿态矩阵把惯性导航系统中加速度计测量到測量船的纵、横轴的加速度信息，转换到导航用的运动參考坐标系轴向，然后再进行导航解算，并从捷联矩阵的有关元素中提取測量船的姿态角，进行数据处理，得出物体的真实运动姿态。本实用新型有两种工作方式I、陀螺定姿的工作方式，不采用磁强计的信息完全由微惯性系统自主地、确定载体的姿态，利用陀螺输出的角速率结合姿态更新算法解算姿态角；2、组合定姿的方式,采用陀螺、加速度计和磁强计组合通过Kalman滤波确定载体的姿态信息，依靠重力向量和地磁向量为參考信息有效的修正了陀螺积分后的角度漂移，明显提闻了航姿系统的精度。測量船是实时性较强的系统，通过各传感器采集的数据信息，对数据信息进行处理，获得控制量，系统控制采用模块化结构，多接ロ布置，エ业控制计算机不设直接的I/Oロ、AD采样、PWM输出等接ロ，采用稳定性和适用性比较广泛的IO模块、AD模块和PWM输出、计数模块实现数据采集和控制，通过接ロ采集GPS、水深、测距信号，通过接线端子实现起动、停机、转弯等的自动控制。測量船的工作场合均是在露天的水域实施测量工作，船身舱盖和顶部的太阳能电池板不仅起到防护的作用，顶部的太阳能电池板还起到隔热的作用，降温保护承载舱内的设备。本实用新型GPS测量采用世界大地坐标系WGS84，初始參数设定为假北为0，假东为500000m，纬度原点为0 (N北纬)，中央子午线117 (E东经)，比例因子为1，长半轴a=6378 245，扁率a =1/298. 3，水平和垂直平差为0，坐标几何设定为网格。エ业控制计算机采集GPS数据，配置GPS串ロ通讯协议，与エ业控制计算机串ロー致。用configurator配置GPS接收机，数据输出端ロ 2为RS232串ロ，协议同于超级终端，数据输出频率为10Hz，数据输出格式GGA，通讯链路建立后，试验数据通信，此时エ业控制计算机实时收到GPS数据。[0049]本实用新型采用高斯投影3度带，对于WGS84坐标到地方坐标系的转换，采用4參数法的原理是先将WGS84坐标投影到平面，然后再进行两个平面直角坐标系之间的转换。4參数法(两个平移參数、I个旋转參数、I个尺度比)不像7參数法那样能够同时得到当地高程基准下的高程，高程数据需单独处理，但是相对7參数法，数据处理相对简便，精度较高，所以本实用新型測量船的数据处理采用四參数法，高程采用二次曲面的方法。測量船控制系统和测量设备均采用蓄电池组供电，不同的设备和仪器的电源相应供电电压不同，供电功率不同，本实用新型多组蓄电池供电，以满足不同的要求。測量船挂机的启动电流相对较大，打火、舵机与电台共用一块蓄电池。各模块对电源的要求较高，模块和传感器共用一块蓄电池。エ业控制计算机对电压稳定性要求较高，电压不稳容易造成重启，エ业控制计算机单独用一块蓄电池，水深仪单独使用电池供电，GPS配备电池供电。本实用新型測量船采用外挂式汽油机，用安装卡子安装在船尾，以燃油发动机为动カ源，控制设备比较复杂，需要加装起动、停止装置，控制油门的大小，实现測量船行驶的速度，蓄航能力強，使用燃料方便，太阳能作为辅助动カ源，通常小型燃油船外机以人工操作，自动控制小型燃油船外机还没有定型产品。測量船自带发电机、电源单元以及点火线圈 用来实现正常工作，自带熄火开关，需要人工操作，当紧急情况发生吋，拉出熄火开关，測量船停火。本实用新型通过继电器的开关触点与熄火开关并联连接，实现自动控制机器熄火和停船操作。測量船航行方向的执行机构便是舵机，測量船是ー个实时性的随动系统，舵机的实时调整是測量船可以自动运行的先决条件。本实用新型測量船的发动机采用电动起动，井能远程控制起动，如果测量測量船在水域测量过程中出现熄火，即可通过通讯电台发布指令，重新点火起动，相反，測量船一旦失去动カ,会有倾覆危险，造成重大损失。电起动低转速、大扭矩电动机，通过驱动轮径配比，通过命令程序由エ控机控制起动继电器，实现远程自动起动。測量船自带发电机、电源单元以及点火线圈用来实现正常工作，自带熄火开关，本实用新型通过继电器的开关触点与熄火开关并联连接，实现自动控制机器熄火和停船操作。測量船的舵机采用电机外加減速系统，増大输出力矩，提高船舵的稳定性。本实用新型自动调节油门装置是通过专业级伺服机来实现的，油门伺服机是由安装卡孔、控制IC电路板、无核心马达、传动齿轮与位置检测器所构成，自动调节油门装置。由エ控机控制模块发出(PWM)讯号给油门伺服机，经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动カ传至摆臂，摆臂与油门阀连接，控制油门大小。同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当油门伺服机转动时电阻值也会随之改变，由检测电阻值便可知转动的角度。伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。油门伺服机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成ー个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置于圆柱体内，这就是无核心马达。測量船上安装的一体化油门伺服机用于油门控制，直流6V供电，PWM控制信号为100-200HZ的信号，采用IOOHz的PWM控制信号，通过调整占空比来调节发动机的油门大小。方向舵只有实现自动控制，測量船才能实现自动控制，本实用新型測量船是ー个实时性的随动系统，舵机的实时调整是測量船可以自动运行的先决条件，測量船航行方向的执行机构便是舵机。測量船的舵机采用电机外加減速系统，增大输出力矩，提高船舵的稳定性。本实用新型航向执行机构的转向驱动链条为往复直线运行，驱动机构的发动机和水下驱动装置为整体180 旋转运行，舵控部分和汽油机安在一起，汽油机安装在船尾部，舵控部分安装在船尾部侧帮上，与舵把相连。舵机的运行为半圆形旋转方式，舵控一体机构为链条式的直线运动，所以，利用链条连接滑杆机构实现船的拐弯调头控制。舵机的驱动电路采用继电器组成的桥式电路，通过继电器动作控制电机正反转，采用同一继电器上的常开、常闭触电，避免短路情况的发生。航向执行机构跟驱动机构安装在一起，驱动机构安装在船尾部侧帮上，航向执行机构安装在船尾部承载梁上，通过航向控制杆与驱动机构相连接。方向舵的控制是跟驱动装置分不开的，根据选择的船外机动カ装置，本实用新型的方向舵采用减速机驱动轴连接 的链条传动装置。舵控部分为一体化设计，方便安装。控制舵的电动机带动链条运动，链条转动连接船舵转动从而实现測量船的转向。本实用新型驱动机构的运行为半圆形旋转方式，航向执行机构为链条式的直线运动，利用链条连接滑杆连接件实现測量船的拐弯、调头的控制，驱动链条的往复直线运行轨迹的运行包含驱动机构的旋转运行轨迹的运行。接近开关又称无触点行程开关，可以完成行程控制和限位保护，还是ー种非接触型的检测装置，用于检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。測量船的航行方向实现自动控制，測量船才能实现自动控制，本实用新型实现精确舵控是靠舵控位置检测为依据的，舵位检测采用光电计数器和接近开关。光电计数器为红外脉冲计数传感器，结合接近开关来确定船舵的绝对位置。红外脉冲计数传感器为光纤传感器和红外脉冲计数器，原理是链条每齿切割一次发光管发光柱，计数器检测脉冲下降沿变化次数，并记录个数，则记录值即为链条转动齿数。为了避免计数器出现误差，导致船向失控，在舵控行程路径上均匀分布地安装了三个接近开关，用以校正计数误差，确保舵位控制正确。本实用新型精确的航向执行机构是以舵控位置检测为依据的，舵位的检测采用光电计数器和接近开关。光电计数器为红外脉冲计数传感器，结合接近开关来确定船舵的绝对位置。红外脉冲计数传感器为光纤传感器和红外脉冲计数器，链条每齿切割一次发光管发光柱，计数器检测脉冲下降沿变化次数，并记录个数，记录值即为链条转动齿数。为了避免计数器出现误差，导致船向失控，在舵控行程路径上均匀分布地安装了三个接近开关，用以校正计数误差，确保舵位控制正确。航向执行机构的方向控制是跟驱动机构分不开的，本实用新型的航向执行机构采用減速机驱动轴连接的链条传动装置。控制航向的电动机驱动固定链条齿轮，固定链条齿轮带动链条直线往复运动，链条转动连接船舵转动从而实现測量船的转向。本实用新型驱动机构的运行为半圆形旋转方式，航向执行机构为链条式的直线运动，利用链条连接滑杆机构实现船的拐弯调头控制。航向执行机构的驱动电路采用继电器组成的桥式电路，通过继电器动作控制电机正反转，采用同一继电器上的常开、常闭触电，避免短路情况的发生。[0062]本实用新型的測量船是实时性较强的系统，通过各传感器采集需要信息，并对有用信息进行处理，获得控制量，对驱动机构和航向执行机构进行自动控制。本实用新型的エ业控制计算机采用了三个模块实现数据采集和控制，分别为阿尔泰DAM-3024D (IO模块)、DAM-3058R (AD模块)和弘格i_7088 (PWM输出和计数模块)，測量船工作环境比较恶劣，エ作温度和湿度较高，エ业控制计算机适应高温环境，应用场合广泛。外部设备都以RS232异步串行ロ为主，エ业控制计算机采集GPS数据，还需配置GPS串ロ通讯协议，使其与エ业控制计算机串ロー致。用configurator配置GPS接收机，数据输出端ロ 2为RS232串ロ，协议同于超级终端，数据输出频率为10Hz，数据输出格式GGA，通讯链路建立后，试验数据通信，此时エ控机可以实时收到GPS数据。遥控设备是基于測量船手动控制的操作装置，把遥控操控台与上位机数据通讯电台通过RS232串ロ线相连接，用按键发送控制指令，相当于上位机的控制面板，遥控操控台自带的LCD液晶显示器实时显示測量船下位机上传的数据。被測量水域的岸上的主操控设备由主操控器、数据通讯电台组成，数据通讯电台通过线路与主操控器相连接，主操控器上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息，数据通讯电台通过导线与数据通讯电台天线相连接，经主操控器通过数据通讯电台设置測量船的导航线和測量断面线，接收测量水深数据、GPS測量数据、測量距离数据，修正实际测量出现的误差。从主操控器设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的參数、读取测量断面线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施參数设置和数据存取。本实用新型设定基准站在岸上，作为固定定点的基准站接收卫星星座GPS数据信息，GPS测量采用世界大地坐标系WGS84，初始參数设定为假北为0，假东为500000m，纬度原点为0 (N北纬)，中央子午线117 (E东经)，比例因子为1，长半轴a=6 378 245，扁率a =1/298. 3，水平和垂直平差为0，坐标几何设定为网格。通过基准站修正測量船接收卫星星座GPS数据信息，測量船收到误差数据及时进行实时修正，以保证測量船测量的精度。用configurator配置GPS接收机，数据输出端ロ 2为RS232串ロ，协议同于超级终端，数据输出频率为10Hz，数据输出格式GGA，通讯链路建立后，试验数据通信，エ业控制计算机同时实时收到GPS数据。本实用新型岸上遥控设备和主操控设备均可以实现遥控操作，当測量操作的步骤相对复杂，则使用遥控设备操控測量，遥控设备通过数据通讯电台直接操控測量船实施水下測量，对測量船实现直接的手动控制，并通过显示器获取相关信息，把数据电台与遥控操纵台相连接，由遥控按钮直接控制，实现起动、停止、直行、转弯、加減速度的操作。遥控设备实现手控操纵測量船，从遥控操纵台通过数据通讯电台操控測量船的航行、航向、航速，沿导航线和測量断面线实施測量工作。本实用新型岸上主操控设备数据通讯电台和遥控设备的数据通讯电台为上位机，測量船的数据通讯电台为下位机。本实用新型岸上的主操控设备和遥控设备均可以实现遥控操作，主操控设备从主操控器规划测量船路径实现自动导航测量(包括放样测量断面线)，设定岸上的坐标计划点，设定水中的坐标计划点，设定导航线，设定測量断面线，制定相应的程序。測量船按照设定的程序实施行驶，由程序控制按照放样线自动行驶，根据实际情况连续调节拖动装置，保证所需要的速度，程序连续调节測量船左右转动和调头，直到所需的位置和方向。[0069]车载船首、船身、主操控设备、遥控设备和基准站运送到需要测量的被測量水域的岸边，预先按照标准设计导航线和測量断面线的采样线数据，合理的设定起始点和结束点；把船首和船身组装成測量船，在測量船的船尾外侧用安装卡子安装驱动机构，在岸边安设基准站、遥控设备和主操控设备，把至少I艘測量船放置需要測量水域的起始点，相继开启測量船、基准站、遥控设备和主操控设备，測量船、基准站、遥控设备和主操控设备的程序初始化，启动避障仪、陀螺仪和測深仪，采集避障仪、陀螺仪和测深仪的数据信息，确认数据信息正常。本实用新型用车辆把船首、船身、主操控设备、遥控设备和基准站运送到需要測量的水域的岸边，从车辆上卸下船首、船身、主操控设备、遥控设备和基准站，用连接件把船首和船身组装成測量船，在測量船的船尾外侧安装驱动机构，在水域岸边选择相适宜的地点安设主操控设备、遥控设备和基准站，把至少I艘组装完毕的測量船放置到需要实施测量的水域的起始点，基准站、遥控设备和主操控设备能够同时操控多艘測量船实施测量。预先在需要测量的水域按照标准设计导航线和測量断面线的采样线数据，并合理的设定起始点和结束点。相继开启測量船的设备、基准站的设备、遥控设备和主操控设备，对測量船的设备、基准站的设备、遥控设备和主操控设备进行测量前的设备测试，确认设备测试数据信息 正常。设定基准站的GPS电台、主操控设备的数据通讯电台、遥控设备的数据通讯电台、測量船的数据通讯电台和GPS电台的电台通讯參数，基准站的GPS电台、遥控设备的数据通讯电台和主操控设备的数据通讯电台与測量船的数据通讯电台和GPS电台链接，形成握手通讯，确认通讯正常。设备测试结束，调试和设置主操控设备、遥控设备和基准站与測量船的通讯链接，设置主操控设备数据通讯电台和遥控设备数据通讯电台与測量船的数据通讯电台之间的通讯链接，形成握手通讯，并确认通讯正常。设置基准站的GPS电台与測量船的GPS电台之间的通讯链接，形成握手通讯，并确认通讯正常，握手通信完毕后进行GPS数据的检验，测量船的GPS设备从卫星星座采集GPS数据，并把采集到的GPS数据通过数据通讯电台上传到岸上的主操控设备和基准站确认，把WPS84坐标实时转换为当地坐标，并确认GPS数据准确。测障碍仪由探头发送并接受超声波，前方遇到障碍物后，障碍物反射超声波，探头接到反射超声波后，由传感器计算由发射超声波到反射超声波回来的时间，计算出測量船与障碍物之间的距离以及所需时间，不仅探測到前方的障碍物，还探测出測量船与障碍物之间的距离，从显示屏显示距离的数据信息并报警。測量船采样工作时以自动测量为主，在自动采样时有可能遇到桥墩等障碍物，在測量船的船头部位安装测障碍仪，探測測量船前方的障碍物以及障碍物和船的距离。本实用新型測量船的测障碍仪实时发射超声波，一旦遇到障碍物，障碍物反射超声波，测障碍仪接收到反射波后，计算所需时间，则距离为波速乘时间，由此可实现在測量船的船头探测船前方的障碍物，对不同距离做出相应的报警提示并自动避障行驶或报警停船。陀螺仪实时监测測量船的航行方向、侧摇和正摇，为測量船的控制系统提供船行数据，保证測量船在导航线和測量断面线上行驶船体保持正确姿态。本实用新型測量船的船头配备陀螺仪，实时输出的航向角是否漂移的数据信息，同时提供经过校核的三维加速度、角速度以及大地磁场强度。陀螺仪负责把各个单元的数据收集进来，精确测量測量船的旋转运动角速率和线运动加速度信息，然后送至測量船的エ业控制计算机中进行实时的姿态矩阵解算，通过姿态矩阵把惯性导航系统中加速度计测量到測量船的纵、横轴的加速度信息，转换到导航用的运动參考坐标系轴向，然后再进行导航解算，并从捷联矩阵的有关元素中提取机体的姿态角，进行数据处理，得出測量船的真实运动的姿态。測量船的GPS设备和基准站的GPS设备与卫星星座通过数据链路实现链接，采集GPS数据，确认GPS数据正常，实施坐标数据转换。基准站定位在岸上固定的已知点上，实时接收GPS信号，同时对測量船测量的数据进行比对，測量船在各測量点实施测量时，測量船测量的结果与基准站的数据出现误差，则通过数据通讯电台把误差传给測量船，測量船收到误差数据及时进行实时修正，以保证測量船测量的精度。本实用新型基准站和測量船通过数据通讯电台的无线电通信链路确定GPS数据，测量时，经过測量技术设计，采用I个基准站与至少I个測量船实施测量，基准站固定不动接收GPS卫星信号，并通过数据通讯电台实时向測量船发射差分修正数据信号，測量船实际到各测点测量，接收同样的GPS卫星信号，通过数据通讯电台接收基准站修正信息，解算得到实地点的三维坐标，其坐标系为WGS84大地坐标，表示为经纬度和高程(BLH)。实际测量通常采用当地坐标系或北京54坐标系(平面坐标XYZ)，所以需要将经纬度(BLH)转化为地面网坐标(XYZ)，则开展后续船控、放样等一系列工作。操纵在被測量水域的岸上的主操控设备的主操控器，通过数据通讯电台对測量船的エ业控制计算机进行数据设置和调整參数，把主操控器的数据库中设计好的导航线和测量断面线的采样线数据发送到測量船的エ业控制计算机中，測量船的エ业控制计算机把收到的采样线数据进行解码，转换后的数据信息存放在专门的数组中。本实用新型岸上的主操控设备从主操控器规划测量船路径实现自动导航测量(包括放样测量断面线)，设定岸上的坐标计划点，设定水中的坐标计划点，设定导航线，设定测量断面线，制定相应的程序。エ业控制计算机对各模块进行初始化，初始化结束后，操控遥控设备的遥控操作台通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令，开启启动机点火，发动机启动，启动熄火电路检测发动机是否启动，发动机通过减速机和传动轴带动螺旋桨推动測量船，測量船开航。本实用新型エ业控制计算机初始化结束后，操控遥控设备的遥控操作台通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令，遥控设备是測量船手动控制的操作装置，遥控操作台通过RS232串ロ线与上位机数据通讯电台相连接，用按键发送控制指令，遥控操作台的LCD液晶显示器可以实时显示測量船下位机上传的数据。遥控设备实现遥控操作，操控遥控操作台发出指令，測量船按照指令实施点火、航行。本实用新型通过AD采样模块检测启动熄火电路的电压信号，实现发动机运行状态的检测，点火成功发动机启动，产生信号有效，測量船正常运行，否则继续点火启动。遥控操作台通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令，油门伺服机调节油门驱动调整航行速度，遥控操作台通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令，航向执行机构的电机驱动固定链条轮，转向驱动链条直线往复运行，转向驱动链条带动航向控制杆转动驱动机构，调整測量船的航行方向，測量船从需要測量水域的起始点向导航线航行。操控遥控操作台发出指令调整測量船的航线速度，操控遥控操作台发出指令驱动航向执行机构调整測量船的航行方向，測量船从起始点向设定导航线航行。測量船通过GPS设备在被測量水域内寻找导航线，遥控操作台通过数据通讯电台操控測量船进入导航线，调整測量船的船体的位置是否偏离导航线，调整測量船的方向角。本实用新型測量船的エ业控制计算机通过GPS设备寻找导航线的坐标，从遥控操作台操控測量船驶入导航线，測量船按照设定的导航线航行，エ业控制计算机检测陀螺仪的船体姿态的数据信息，遥控操作台调整測量船船体在导航线上的姿态的方向角。測量船通过GPS设备沿导航线寻找测量断面线，遥控操作台通过数据通讯电台操控測量船进入测量断面线，调整測量船的船体的位置是否偏离测量断面线，遥控操作台通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令测量两岸的距离，遥控操作台通过数据通讯电台操控測量船沿測量断面线实施对水下的水底測量，エ业控制计算机存储测量数据，エ业 控制计算机把測量数据通过数据通讯电台传输给岸上的主操控设备。从遥控操作台操控測量船沿着导航线驶向设定的测量断面线行进，遥控操作台操控測量船转弯驶入设定的測量断面线，エ业控制计算机检测陀螺仪的船体姿态的数据信息，遥控操作台调整測量船船体在測量断面线上的姿态。从遥控操纵台操纵測量船测量两岸的距离，确定測量船在測量断面线上的航行线路，測量船按照测量断面线上的航行线路实施被测水域水下的水底的測量，エ业控制计算机存储测量数据，エ业控制计算机通过数据通讯电台上传给岸上的主操控设备，主操控设备存储备份测量数据。遥控操作台通过数据通讯电台操控測量船回到导航线，到下一个测量断面线实施測量，往复循环操作測量至最后一条測量断面线，水下測量工作结束，遥控操作台通过数据通讯电台操控測量船从结束点返回起始点靠岸，关闭測量船上的设备，拆卸測量船，关闭基准站、遥控设备和主操控设备，装车，測量工作全部结束，离开被測量水域。测量完一条測量断面线，遥控操纵台操控測量船回到导航线上，エ业控制计算机检测陀螺仪的船体姿态的数据信息，遥控操作台调整測量船船体在导航线上的姿态，操纵測量船沿导航线向下一个测量断面线航行，往复循环测量完所规定的测量断面线，操控测量船从结束点返回到起始点，測量船靠岸，关闭測量船上的所有设备，拆下測量船船尾部的驱动机构，把測量船拆卸成船首和船身，关闭基准站、遥控设备和主操控设备，设备装车，测量工作全部结束。车载船首、船身、主操控设备、遥控设备和基准站运送到需要测量的被測量水域的岸边，预先按照标准设计导航线和測量断面线的采样线数据，合理的设定起始点和结束点；把船首和船身组装成測量船，在測量船的船尾外侧用安装卡子安装驱动机构，在岸边安设基准站和主操控设备，把測量船放置需要測量水域的起始点，相继开启測量船、基准站和主操控设备，測量船、基准站和主操控设备的程序初始化，启动避障仪、陀螺仪和测深仪，采集避障仪、陀螺仪和测深仪的数据信息，确认数据信息正常。本实用新型用车辆把船首、船身、主操控设备、遥控设备和基准站运送到需要測量的水域的岸边，从车辆上卸下船首、船身、主操控设备、遥控设备和基准站，用连接件把船首和船身组装成測量船，在測量船的船尾外侧安装驱动机构，在水域岸边选择相适宜的地点安设主操控设备、遥控设备和基准站，把至少I艘组装完毕的測量船放置到需要实施测量的水域的起始点，基准站、遥控设备和主操控设备能够同时操控多艘測量船实施测量。预先在需要测量的水域按照标准设计导航线和測量断面线的采样线数据，并合理的设定起始点和结束点。相继开启測量船的设备、基准站的设备和主操控设备，对測量船的设备、基准站的设备和主操控设备进行测量前的设备测试，确认设备测试数据信息正常。设定基准站的数据通讯电台、主操控设备的数据通讯电台和測量船的数据通讯电台的电台參数，基准站的数据通讯电台和主操控设备的数据通讯电台与測量船的数据通讯电台链接，形成握手通讯，确认通讯正常。设备测试结束，调试和设置主操控设备和基准站与測量船的通讯链接，设置主操控设备数据通讯电台与測量船的数据通讯电台之间的通讯链接，形成握手通讯，并确认通讯正常。设置基准站的GPS电台与測量船的GPS电台之间的通讯链接，形成握手通讯，并确认通讯正常，握手通信完毕后进行GPS数据的检验，測量船的GPS设备从卫星星座采集GPS数据，供自动导航和位置判断等使用，并把采集到的GPS数据通过数据通讯电台上传到岸上的主操控设备和基准站确认，把WPS84坐标实时转换为当地坐标，并确认GPS数据准确。測量船按照设定的程序实施行驶，由程序控制按照放样线自动行驶，根据实际情况连续调节拖动装置，保证所需要的速度，程序连续调节測量船左右转动和调头，直到所需的位置和 方向。测障碍仪由探头发送并接受超声波，前方遇到障碍物后，障碍物反射超声波，探头接到反射超声波后，由传感器计算由发射超声波到反射超声波回来的时间，计算出測量船与障碍物之间的距离以及所需时间，不仅探測到前方的障碍物，还探测出測量船与障碍物之间的距离，从显示屏显示距离的数据信息并报警。測量船采样工作时以自动测量为主，在自动采样时有可能遇到桥墩等障碍物，在測量船的船头部位安装测障碍仪，探測測量船前方的障碍物以及障碍物和船的距离。本实用新型測量船的测障碍仪实时发射超声波，一旦遇到障碍物，障碍物反射超声波，测障碍仪接收到反射波后，计算所需时间，则距离为波速乘时间，由此可实现在測量船的船头探测船前方的障碍物，对不同距离做出相应的报警提示并自动避障行驶或报警停船。陀螺仪实时监测測量船的航行方向、侧摇和正摇，为測量船的控制系统提供船行数据，保证測量船在导航线和測量断面线上行驶船体保持正确姿态。本实用新型測量船的船头配备陀螺仪，实时输出的航向角是否漂移的数据信息，同时提供经过校核的三维加速度、角速度以及大地磁场强度。陀螺仪负责把各个单元的数据收集进来，精确测量測量船的旋转运动角速率和线运动加速度信息，然后送至測量船的エ业控制计算机中进行实时的姿态矩阵解算，通过姿态矩阵把惯性导航系统中加速度计测量到測量船的纵、横轴的加速度信息，转换到导航用的运动參考坐标系轴向，然后再进行导航解算，并从捷联矩阵的有关元素中提取机体的姿态角，进行数据处理，得出測量船的真实运动的姿态。測量船的GPS设备和基准站的GPS设备与卫星星座通过数据链路实现链接，采集GPS数据，确认GPS数据正常，实施坐标数据转换。基准站定位在岸上固定的已知点上，实时接收GPS信号，同时对測量船测量的数据进行比对，測量船在各測量点实施测量时，測量船测量的结果与基准站的数据出现误差，基准站则通过GPS电台把误差传给測量船的GPS电台，測量船收到误差数据及时进行实时修正，以保证測量船测量的精度。[0100]本实用新型基准站和測量船通过数据通讯电台的无线电通信链路确定GPS数据，测量时，经过測量技术设计，采用I个基准站与至少I个測量船实施测量，基准站固定不动接收GPS卫星信号，并通过数据通讯电台实时向測量船发射差分修正数据信号，測量船实际到各测点测量，接收同样的GPS卫星信号，通过数据通讯电台接收基准站修正信息，解算得到实地点的三维坐标，其坐标系为WGS84大地坐标，表示为经纬度和高程(BLH)。实际测量通常采用当地坐标系或北京54坐标系(平面坐标XYZ)，所以需要将经纬度(BLH)转化为地面网坐标(XYZ)，则开展后续船控、放样等一系列工作。操纵在被測量水域的岸上的主操控设备的主操控器，通过数据通讯电台对測量船的エ业控制计算机进行数据设置和调整參数，把主操控器的数据库中设计好的导航线和测量断面线的采样线数据发送到測量船的エ业控制计算机中，測量船的エ业控制计算机把收到的采样线数据进行解码，转换后的数据信息存放在专门的数组中。本实用新型岸上的主操控设备从主操控器规划测量船路径实现自动导航测量(包括放样测量断面线)，设定岸上的坐标计划点，设定水中的坐标计划点，设定导航线，设定测量断面线，制定相应的程序。 エ业控制计算机对各模块进行初始化，初始化结束后，主操控设备的主操控器通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令，启动启动机点火，发动机启动，启动熄火电路检测发动机是否启动，发动机通过减速机和传动轴带动螺旋桨推动測量船航行，測量船的油门伺服机调节油门驱动调整航行速度，航向执行机构的电机驱动固定链条轮，转向驱动链条直线往复运行，转向驱动链条带动航向控制杆转动驱动机构，调整測量船的航行方向，測量船从需要測量水域的起始点向导航线航行。本实用新型主操控设备实现自动遥控操作，測量船按照设定的程序实施操作，エ业控制计算机初始化结束后，主操控设备的主操控器通过数据通讯电台向エ业控制计算机发出指令,启动驱动机构的启动机点火,启动发动机,エ业控制计算机通过AD采样模块检测启动熄火电路的电压信号，检测发动机的运行状态，发动机启动，产生信号有效，測量船正常运行，相反继续点火启动发动机直至发动机启动。測量船开始航行，エ业控制计算机发出指令油门伺服机调节油门驱动调整測量船的航行速度。エ业控制计算机发出指令启动航向执行机构的电机驱动固定链条轮，固定链条轮带动转向驱动链条直线往复运行，转向驱动链条带动航向控制杆转动驱动机构，调整測量船的航行方向，測量船从起始点向导航线航行。測量船通过GPS设备在被測量水域内寻找导航线，エ业控制计算机按照已设计的采样线数据操控測量船进入导航线，调整測量船的船体的位置是否偏离导航线，调整測量船的方向角。測量船通过GPS设备沿导航线寻找测量断面线，エ业控制计算机按照已设计的采样线数据操控測量船进入测量断面线，调整測量船的船体的位置是否偏离测量断面线，測量两岸的距离，測量船沿測量断面线实施对水下的水底实施测量，エ业控制计算机存储测量数据，エ业控制计算机把測量数据通过数据通讯电台传输给岸上的主操控设备。本实用新型測量船从起始点开出，測量船的GPS设备通过显示器上实时显示測量船的坐标，エ业控制计算机发出指令向距离最近的导航线的坐标行进，測量船进入导航线，沿着导航线航行，エ业控制计算机检测陀螺仪的船体姿态的数据信息，エ业控制计算机发出指令调整測量船船体在导航线上的姿态，调整測量船船体在导航线上的姿态的方向角。エ业控制计算机发出指令測量船沿着导航线驶向设定的第一条測量断面线的坐标行进，测量船到达第一条測量断面线，エ业控制计算机发出指令測量船转弯进入測量断面线，エ业控制计算机检测陀螺仪的船体姿态的数据信息，エ业控制计算机发出指令调整測量船船体在測量断面线上的姿态，调整測量船船体在測量断面线上的姿态的方向角，エ业控制计算机发出指令测量两岸的距离，确定測量船在測量断面线上的航行线路。エ业控制计算机发出指令測深仪测量水下的水底，測深仪的测深仪探头在水下发射并接收反射的声波信号，通过记录声波发射和接收时间，计算水深，水下各测点的三维坐标由GPS设备实施定位，测得水深点的平面位置和水面高程，计算出河底高程。エ业控制计算机存储测量数据信息，同时上传到岸上主操控设备。エ业控制计算机发出指令，按照已设计的采样线数据操控測量船回到导航线，到下一个测量断面线实施測量，往复循环按照在需要测量的水域所设计的采样线数据实施测量，待测量最后一条測量断面线结束，エ业控制计算机按照预先设计的采样线数据操控测量船返回起始点靠岸，关闭測量船上的设备，拆卸測量船，关闭基准站、遥控设备和主操控设备，装车，測量工作結束，离开被測量水域。 测量完第一条測量断面线，エ业控制计算机发出指令測量船转弯回到导航线，向下一条測量断面线航行，继续实施測量工作，往复循环按照预定的设计的采样线数据信息实施测量工作，待測量完最后一条測量断面线，エ业控制计算机发出指令測量船从结束点沿导航线返回起始点，測量船靠岸，关闭測量船上的所有设备，拆下測量船船尾部的驱动机构，把測量船拆卸成船首和船身，关闭基准站、遥控设备和主操控设备，设备装车，測量工作全部结束。本实用新型是水下地形測量船及制作方法和測量方法。本发明设计科学，结构合理，设备设置紧凑，成本低，便于加工制作，提高测量效率，减轻劳动カ，測量数据准确，操作简便，方便灵活，稳定性高，安装拆卸方便，便于运输转场，省时省力，工作效率高，測量准确精度高，延长仪器设备使用年限，可适应各种不同水域的水下測量，准确反应水域的水下水底情況，向有关部门提供可靠的数据，本实用新型集水利、遥控、测绘、通讯、自动化、机电、计算机及软件等多学科知识，实现了船机分体、小型、便携、遥控、自动测绘、导航、自动控制与測量等多种功能，实现测量自动化。。
以下结合附图
和实施例对本实用新型详细说明。
以下结合附图和实施例对本发明详细说明。图I水下地形測量船的侧视示意图图2水下地形測量船的设备布局的俯视示意图图3水下地形測量船的航向控制执行机构的示意图图4水下地形測量船的水下測量与数据链路的示意图图5水下地形測量船实施被測量水域的測量示意图图6水下地形測量船的驱动机构的示意图图7水下地形測量船的控制系统框图示意图图8水下地形測量船的主操控设备操作界面的框图示意图[0120]图9水下地形測量船的測量流程框图示意图I船首，2船身，3船尾，4承载舱，5GPS接收机天线，6避障仪，7测深仪探头，8GPS电台天线，9数据通讯电台天线，10陀螺仪，11设备安装柱，12船身舱盖，13驱动机构，14航向执行机构，15太阳能电池板，16接近限位开关f 3，17光电计数器，18航向控制杆，19转向驱动链条，20固定链条轮，2IGPS设备，22电源模块，23エ业控制计算机，24蓄电池组，25GPS电台，26数据通讯电台，27測深仪，28水下探测孔，29基准站，30測量船，31被測量水底，32卫星星座，33数据链路，34导航线，35被測量水域，36測量断面线，37主操控设备，38螺旋桨，39水下驱动装置，40发动机，41安装卡子，42滑杆连接件，43承载梁，44遥控设备，45传动轴，46启动机，47减速机，48油门伺服机，49油门驱动，50启动熄火电路，51遥控操作台，52主操控器。
具体实施方式
实施例I·由至少I艘測量船(30)、基准站(29)、主操控设备(37)和遥控设备(44)组成，基准站(29)、主操控设备(37)和遥控设备(44)在被測量水域(35)的岸上实施操控，根据实际需要基准站(29)、主操控设备(37)和遥控设备(44)同时操控多艘測量船(30)。測量船(30)由船体、控制系统、航行航向控制系统、定位系统、測量系统和通讯系统组成，測量船(30)的船体整体由船首(I)和船身(2)各自独立分段构成，船首(I)整体密封，船首(I)上部为船甲板，船首(I)前端部为尖端，船首(I)的后端整体为平面，船首(I)后端部与船身(2)的前端部相吻合，船首(I)后端中部设置凹形槽状的水下探测孔(28)，水下探测孔(28)从船首(I)上部船板贯通到船首(I)下部的船底，船首(I)的后端与船身(2)的前端相连接构成水下探測孔(28 )，便于在水下探測孔(28 )内安装和拆卸设备安装柱(11)，在水下探测孔(28)内安装设备安装柱(11)后，船首(I)和船身(2)通过连接件连接成一体组成測量船(30)，船首(I)与船身(2)的分体设计便于拆装和转场运输，如图I、图2、图3、图4、图5所示。实施例2设备安装柱(11)整体呈柱状，设备安装柱(11)的中部固定安装在水下探测孔
(28)内，设备安装柱(11)整体呈柱状，设备安装柱(11)贯穿水下探测孔(28)，设备安装柱
(11)的下端部穿过水下探测孔(28)的下端部，设备安装柱(11)的下端部的顶端部固定设置測量系统的测深仪探头(7)，測深仪探头(7)在水下发射信号并接收被測量水底(31)反射回的信号，測深仪探头(7)通过导线与测深仪(27)相连接，測深仪探头(7)沿着測量断面线(36)直接在水下探测被测量水底(31)的地形、地貌和深度。设备安装柱(11)的上端部穿过水下探测孔(28)的上部，在设备安装柱(11)的上部安装控制系统的避障仪(6)，避障仪(6)通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，避障仪(6)探測測量船(30)前方的障碍物以及障碍物与船之间的距离，防止船头碰撞水上物体，并把测得的数据信息传输给エ业控制计算机(23)调整測量船(30)的航行。设备安装柱(11)的顶端部安装定位系统的GPS接收机天线(5)，GPS接收机天线
(5)通过导线与GPS设备(21)相连接，与空间卫星星座(32)导航定位系统相连通，基准站
(29)为固定定点接收卫星星座(32)的GPS信号，測量船(30)由GPS电台(25)接收基准站(29)修正信息，解算得到实地地点的三维坐标。船首(I)的甲板上固定安装定位系统的GPS电台天线(8)、通讯系统的数据通讯电台天线(9)和控制系统的陀螺仪(10)，GPS电台天线(8)通过导线与GPS电台(25)相连接，通过GPS电台(25)接收基准站(29)修正定位系统的信息，解算得到实地地点的三维坐标。数据通讯电台天线(9)通过导线与数据通讯电台(26)相连接，数据通讯电台(26)通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，通过数据链路(33)与基准站(29)相连通，エ业控制计算机(23)接收主操控设备(37)发出的指令，往返传输主操控设备(37)和エ业控制计算机(23)之间的数字信息。船首(I)甲板的前端部固定安装控制系统的陀螺仪(10)，陀螺仪(10)通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，陀螺仪(10)实时监测測量船(30)的航行方向、侧摇和正摇， 为エ业控制计算机(23)的航行航向控制系统提供測量船(30)的航行数据，实施实时姿态矩阵的解算，确保測量船(30)按照导航线(34)行驶，如图I、图2、图35所示。实施例3船身(2)整体呈承载船状，船身(2)上设置承载舱(4)，船身(2)的尾端的船尾(3)通过安装卡子(41)设置航行航向控制系统的驱动机构(13)，驱动机构(13)驱动測量船
(30)的航行，船身(2)的上部安设船身舱盖(12)，船身舱盖(12)与船身(2)相吻合，船身舱盖(12)遮挡保护承载舱(4)内的设备，船身舱盖(12)的顶部安设太阳能电池板(15)，太阳能电池板(15)覆盖船身舱盖(12)的顶部，太阳能电池板(15)通过线路与蓄电池组(24)相连接，向蓄电池组(24)输送电源。承载舱(4)内固定安装数据通讯电台(26)、GPS电台(25)、测深仪(27)、GPS设备
(21)、蓄电池组(24)、电源模块(22)和エ业控制计算机(23)，定位系统的GPS电台(25)和GPS设备(21)通过线路与控制系统的エ业控制计算机(23)相连接，实施定位操控，測量系统的测深仪(27)通过线路与控制系统的エ业控制计算机(23)相连接，实施测量操控，通讯系统的数据通讯电台(26)通过线路与控制系统的エ业控制计算机(23)相连接，エ业控制计算机(23 )通过数据通讯电台(26 )与主操控设备(37 )和遥控设备(44 )链接实施通讯、测量数据的设置、传递数据信息、接收指令和校验定位数据的操控，エ业控制计算机(23)通过GPS电台(25)与基准站(29)链接实施修正定位系统的信息，解算得到实地点的三维坐标。蓄电池组(24)和电源模块(22)通过线路与数据通讯电台(26)、GPS电台(25)、测深仪(27)、GPS设备(21)并联相连接，电源模块(22)控制分配蓄电池组(24)对数据通讯电台(26)、GPS电台(25)、测深仪(27)、GPS设备(21)的电源供给，如图I、图2、图3、图4、图5所示。实施例4船尾(3)的船舱外用安装卡子(41)安装航行航向控制系统的測量船(30)的驱动机构(13)，驱动机构(13)的上部为发动机(40)，驱动机构(13)的下部为水下驱动装置
(39)，水下驱动装置(39)的顶端部安设螺旋桨(38)，通过驱动机构(13)的运行驱动測量船(30)在被測量水域(35)内的沿导航线(34)和測量断面线(36)航行。发动机(40)上安装启动机(46)，启动机(46)由点火装置、熄火开关和启动熄火电路(50)构成，发动机(40)采用电打火启动，启动机(46)通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，启动机(46 )接受エ业控制计算机(23 )的指令启动或关闭发动机(40 ),主操控设备(37)或遥控设备(44)通过数据通讯电台(26)向エ业控制计算机(23)发布指令，熄火停机或点火启动发动机(40 ),启动发动机(40 )后启动熄火电路(50 )检测发动机(40 )是否启动，未启动继续启动。发动机(40)的输出端与减速机(47)的输入端相连接，减速机(47)增大输出力矩和提高船舵的稳定性，减速机(47)的输出端与传动轴(45)的一端部相连接，传动轴(45)的另一端部与水下驱动装置(39)端部的螺旋桨(38)相连接。发动机(40)上安装一体化的油门伺服机(48)，油门伺服机(48)与油门驱动(49)相连接，油门伺服机(48)调节油门驱动(49)对油门实施加大或减小加油量，调整航行速度，油门伺服机(48)通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，接受エ业控制计算机(23)发布的指令调整測量船(30)航行的速度。发动机(40)和水下驱动装置(39)整体旋转180 运行，航向控制杆(18)的一端 部与发动机(40)固定安装，航向控制杆(18)整体杆状，航向控制杆(18)上设置滑道，航向控制杆(18 )上安装滑杆连接件(42 )，滑杆连接件(42 )沿航向控制杆(18 )上的滑道往复移动，滑杆连接件(42)与转向驱动链条(19)的中部固定相连接，滑杆连接件(42)连同发动机(40 )和水下驱动装置(39 )整体旋转180 °运行，通过滑杆连接件(42 )联通驱动机构(13 )和航向执行机构(14)两种运行轨迹，如图I、图2、图3、图6所示。实施例5船身(2)的船尾(3)部安装航行航向控制系统的航向执行机构(14)，航向执行机构(14 )是由承载梁(43 )、固定链条齿轮(20 )、转向驱动链条(19 )、光电计数器(17 )和3个接近限位开关(16)组成，承载梁(43)安装在船尾(3)处与驱动机构(13)的发动机(40)相对应，承载梁(43)的两端部分别固定设置固定链条轮(20)，两个固定链条齿轮(20)上环绕转向驱动链条(19)，转向驱动链条(19)与两个固定链条齿轮(20)相吻合，通过电机带动减速机驱动固定链条齿轮(20)，固定链条齿轮(20)带动转向驱动链条(19)构成往复直线运行，电机通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，电机接受エ业控制计算机(23)的指令实施往复直线运行，驱动机构(13)的旋转运行轨迹在驱动链条(19)的往复直线运行轨迹范围内运行。转向驱动链条(19)的ー侧平行安装光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)，3个接近限位开关(16)等距排列设置，光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)通过线路与エ业控制计算机(23)相连接，向エ业控制计算机(23)传输转向驱动链条(19)运行状态
的数字信息。转向驱动链条(19)的一侧的两端部分别设置接近限位开关I (16-1)和接近限位开关3 (16-3)，接近限位开关I (16-1)和接近限位开关3 (16-3)对航向控制杆(18)实施行程控制和限位以及測定转向驱动链条(19)往复运行的速度、计算转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量，驱动机构(13)的发动机(40)的180 旋转运行轨迹包含在航向执行机构(14)的转向驱动链条(19)的往复直线运行的轨迹内，安装在发动机(40)上的滑杆连接件(42)的顶端部对准接近限位开关I (16-1)或接近限位开关3 (16-3)，測量船(30)的左转向或右转向已到极限，接近限位开关I (16-1)或接近限位开关3 (16-3)向エ业控制计算机(23 )实施报警，エ业控制计算机(23 )经数据处理后及时调整測量船(30 )的航向。在限位开关I (16-1)和接近限位开关3 (16-3)的中间处设置接近限位开关2(16-2)，接近限位开关2 (16-2)对航向控制杆(18)实施行程控制和限位以及測定转向驱动链条(19)往复运行的速度、计算转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量，航向控制杆
(18)顶端部归位对准接近限位开关2 (16-2)则光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)数据清零重新开始运行记录数据信息，对航向控制杆(18)实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条(19)往复运行的速度、计算转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量并向エ业控制计算机(23 )传输数据信息。转向驱动链条(19) ー侧的一端部设置光电计数器(17)，光电计数器(17)对准转向驱动链条(19)，转向驱动链条(19)往复直线运行，转向驱动链条(19)的销轴切割发光管发出发的光柱，每切割一次光电计数器(17)发光管发出的发光柱则记录ー个数，所记录的数值为转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量，井向エ业控制计算机(23)传输数据信息，为了避免光电计数器(17)的误差，通过3个接近限位开关(16)校正计数误差，确保正确 控制測量船(30)的航向，如图I、图2、图3所示。实施例6 エ业控制计算机(23)中采用IO模块、AD模块、PWM输出和计数模块实现数据采集和控制，IO模块采集接近限位开关(16-r3)的数据信息，把数据信息传输给エ业控制计算机(23)，经过位置信号的检测，エ业控制计算机(23)经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，エ业控制计算机(23)通过数据通讯电台(26)实时传输给主操控设备(37)。AD模块采集发动机(40 )数据信息，把数据信息传输给エ业控制计算机(23 )，经过位置信号的检测，エ业控制计算机(23)经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，エ业控制计算机(23 )通过数据通讯电台(26 )实时传输给主操控设备(37 )，エ业控制计算机(23 )上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息。PWM输出和计数模块采集光电计数器(17)的数据信息，把数据信息传输给エ业控制计算机(23)，经过位置信号的检测，エ业控制计算机(23)经数据处理后发指令调整发动机(40)的运行以及控制測量船(30)的航行速度，エ业控制计算机(23)通过数据通讯电台(26)实时传输给主操控设备(37)。エ业控制计算机(23)通过线路与GPS设备(21)、GPS电台(25)、数据通讯电台(26)、測深仪(27)、陀螺仪(10)、避障仪(6)、发动机(40)的启动机(46)和发动机(40)的油门伺服机(48)相连接。从エ业控制计算机(23)设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的參数、读取测量线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施參数设置和数据存取，如图I、图2、图3、图7、图8所示。实施例7被测量水域(35)的岸上的基准站(29)由GPS设备(21)、GPS接收机天线(5)、GPS电台(25)、和GPS电台天线(8)组成，GPS接收机天线(5)通过导线与GPS设备(25)相连接，GPS设备(25)通过数据链路(33)与卫星星座(32)链接，获取GPS信息，GPS设备(25)通过线路与GPS电台(25)相连接，GPS电台天线(8)通过导线与GPS电台(25)相连接，基准站(29)的GPS设备(25)和GPS接收机天线(5)为固定定点接收卫星星座(32)的GPS信号，測量船(30)通过GPS电台(25)接收基准站(29)的GPS信号修正GPS信号的数字信息，解算得到实地点的三维坐标，如图4、图5、图7、图8所示。[0155]实施例8被測量水域(35)的岸上的遥控设备(44)由遥控操作台(51)、数据通讯电台(26)组成，数据通讯电台(26)通过线路与遥控操作台(51)相连接，数据通讯电台(26)通过导线与数据通讯电台天线(9)相连接，经遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)操控測量船(30)的航行、航向、航速、放样信号，沿导航线(34)和測量断面线(36)实施水深測量、GPS测量、测距、报警数字信息，如图4、图5、图7所示。实施例9被測量水域(35)的岸上的主操控设备(37)由主操控器(52)、数据通讯电台(26)组成，数据通讯电台(26)通过线路与主操控器(52)相连接，主操控器(52)上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息，数据通讯电台(26)通过导线与数据通讯电台天线(9)相连接，经主操控器(52 )通过数据通讯电台(26 )设置測量船(30 )的导航线(34)和測量断面线
(36)，接收测量水深数据、GPS測量数据、測量距离数据，修正实际测量出现的误差。从主操 控器(52)设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的參数、读取测量断面线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施參数设置和数据存取，如图4、图5、图7、图8所示。实施例10车载船首(I)、船身(2)、主操控设备(37)、遥控设备(44)和基准站(29)运送到需要测量的被測量水域(35)的岸边，预先按照标准设计导航线和測量断面线的采样线数据，合理的设定起始点和结束点；把船首(I)和船身(2)组装成測量船(30)，在測量船(30)的船尾(3)外侧用安装卡子(41)安装驱动机构(13)，在岸边安设基准站(29)、遥控设备(44)和主操控设备(37)，把至少I艘測量船(30)放置需要測量水域的起始点，相继开启測量船(30)、基准站(29)、遥控设备(44)和主操控设备(37)，测量船(30)、基准站(29)、遥控设备
(44)和主操控设备(37)的程序初始化，启动避障仪(6)、陀螺仪(10)和测深仪(27)，采集避障仪(6)、陀螺仪(10)和测深仪(27)的数据信息，确认数据信息正常。设定基准站(29)的GPS电台(25)、主操控设备(37)的数据通讯电台(26)、遥控设备(44)的数据通讯电台(26)、测量船(30)的数据通讯电台(26)和GPS电台(25)的电台通讯參数，基准站(29)的GPS电台(25)、遥控设备(44)的数据通讯电台(26)和主操控设备(37 )的数据通讯电台(26 )与測量船(30 )的数据通讯电台(26 )和GPS电台(25 )链接，形成握手通讯，确认通讯正常。测障碍仪(6)由探头发送并接受超声波，前方遇到障碍物后，障碍物反射超声波，探头接到反射超声波后，由传感器计算由发射超声波到反射超声波回来的时间，计算出测量船(30)与障碍物之间的距离以及所需时间，不仅探測到前方的障碍物，还探测出測量船(30)与障碍物之间的距离，从显示屏显示距离的数据信息并报警。陀螺仪(10)实时监测測量船(30)的航行方向、侧摇和正摇，为測量船(30)的控制系统提供船行数据，保证測量船(30)在导航线(34)和測量断面线(36)上行驶船体保持正确姿态。測量船(30)的GPS设备(21)和基准站(29)的GPS设备(21)与卫星星座(32)通过数据链路(33)实现链接，采集GPS数据，确认GPS数据正常，实施坐标数据转换。基准站
(29)定位在岸上固定的已知点上，实时接收GPS信号，同时对測量船(30)测量的数据进行比对，測量船(30)在各測量点实施测量时，測量船(30)测量的结果与基准站(29)的数据出现误差，则通过数据通讯电台(26 )把误差传给測量船(30 )，測量船(30 )收到误差数据及时进行实时修正，以保证測量船(30)测量的精度，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例11操纵在被測量水域(35)的岸上的主操控设备(37)的主操控器(52)，通过数据通讯电台(26)对測量船(30)的エ业控制计 算机(23)进行数据设置和调整參数，把主操控器(52)的数据库中设计好的导航线(34)和測量断面线(36)的采样线数据发送到測量船(30)的エ业控制计算机(23)中，測量船(30)的エ业控制计算机(23)把收到的采样线数据进行解码，转换后的数据信息存放在专门的数组中。エ业控制计算机(23)对各模块进行初始化，初始化结束后，操控遥控设备(44)的遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)向エ业控制计算机(23)发出指令，开启启动机
(46)点火，发动机(40)启动，启动熄火电路(50)检测发动机(40)检测发动机(40)是否启动，发动机(40)通过减速机(47)和传动轴(45)带动螺旋桨(38)推动測量船(30)，測量船
(30)开航，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例12遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)向エ业控制计算机(23)发出指令，油门伺服机(48 )调节油门驱动(49 )调整航行速度，遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26 )向エ业控制计算机(23)发出指令，航向执行机构(14)的电机驱动固定链条轮(20)，转向驱动链条(19)直线往复运行，转向驱动链条(19)带动航向控制杆(18)转动驱动机构(13)，调整測量船(30)的航行方向，測量船(30)从需要測量水域的起始点向导航线(34)航行。測量船(30)通过GPS设备(21)在被測量水域内寻找导航线(34)，遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)操控測量船(30)进入导航线(34)，调整測量船(30)的船体的位置是否偏离导航线(34)，调整測量船(30)的方向角，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例13測量船(30 )通过GPS设备(21)沿导航线(34 )寻找测量断面线(36 )，遥控操作台
(51)通过数据通讯电台(26)操控測量船(30)进入测量断面线(36)，调整測量船(30)的船体的位置是否偏离测量断面线(36)，遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)向エ业控制计算机(23 )发出指令测量两岸的距离，遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26 )操控测量船(30 )沿測量断面线(36 )实施对水下的水底測量，エ业控制计算机(23 )存储测量数据，エ业控制计算机(23)把測量数据通过数据通讯电台(26)传输给岸上的主操控设备(37)，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例14遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)操控測量船(30)回到导航线(34)，到下一个测量断面线(36)实施测量，往复循环操作測量至最后一条測量断面线(36)，水下測量工作结束，遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)操控測量船(30)从结束点返回起始点靠岸，关闭測量船(30)上的设备，拆卸測量船(30)，关闭基准站(29)、遥控设备(44)和主操控设备(37)，装车，測量工作全部结束，离开被測量水域(35)，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例15车载船首(I)、船身(2)、主操控设备(37)、遥控设备(44)和基准站(29)运送到需要测量的被測量水域(35)的岸边，预先按照标准设计导航线和測量断面线的采样线数据，合理的设定起始点和结束点；把船首(I)和船身(2)组装成測量船(30)，在測量船(30)的船尾(3)外侧用安装卡子(41)安装驱动机构(13)，在岸边安设基准站(29)和主操控设备
(37)，把測量船(30)放置需要測量水域的起始点，相继开启測量船(30)、基准站(29)和主操控设备(37)，測量船(30)、基准站(29)和主操控设备(37)的程序初始化，启动避障仪
(6)、陀螺仪(10)和测深仪(27)，采集避障仪(6)、陀螺仪(10)和测深仪(27)的数据信息，确认数据信息正常。设定基准站(29 )的数据通讯电台(26 )、主操控设备(37 )的数据通讯电台(26 )和·測量船(30)的数据通讯电台(26)的电台參数，基准站(29)的数据通讯电台(26)和主操控设备(37)的数据通讯电台(26)与測量船(30)的数据通讯电台(26)链接，形成握手通讯，确认通讯正常。测障碍仪(6)由探头发送并接受超声波，前方遇到障碍物后，障碍物反射超声波，探头接到反射超声波后，由传感器计算由发射超声波到反射超声波回来的时间，计算出测量船(30)与障碍物之间的距离以及所需时间，不仅探測到前方的障碍物，还探测出測量船
(30)与障碍物之间的距离，从显示屏显示距离的数据信息并报警。陀螺仪(10)实时监测測量船(30)的航行方向、侧摇和正摇，为測量船(30)的控制系统提供船行数据，保证測量船(30)在导航线(34)和測量断面线(36)上行驶船体保持正确姿态。測量船(30)的GPS设备(21)和基准站(29)的GPS设备(21)与卫星星座(32)通过数据链路(33)实现链接，采集GPS数据，确认GPS数据正常，实施坐标数据转换。基准站
(29)定位在岸上固定的已知点上，实时接收GPS信号，同时对測量船(30)测量的数据进行比对，測量船(30)在各測量点实施测量时，測量船(30)测量的结果与基准站(29)的数据出现误差，基准站(29 )则通过GPS电台(25 )把误差传给测量船(30 )的GPS电台(25 )，测量船
(30)收到误差数据及时进行实时修正，以保证測量船(30)测量的精度，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例16操纵在被測量水域(35)的岸上的主操控设备(37)的主操控器(52)，通过数据通讯电台(26)对測量船(30)的エ业控制计算机(23)进行数据设置和调整參数，把主操控器
(52)的数据库中设计好的导航线(34)和測量断面线(36)的采样线数据发送到測量船(30)的エ业控制计算机(23)中，測量船(30)的エ业控制计算机(23)把收到的采样线数据进行解码，转换后的数据信息存放在专门的数组中，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例17エ业控制计算机(23)对各模块进行初始化，初始化结束后，主操控设备(37)的主操控器(52)通过数据通讯电台(26)向エ业控制计算机(23)发出指令，启动启动机(46)点火，发动机(40)启动,启动熄火电路(50)检测发动机(40)检测发动机(40)是否启动,发动机(40 )通过减速机(47 )和传动轴(45 )带动螺旋桨(38 )推动测量船(30 )航行，测量船(30 )的油门伺服机(48)调节油门驱动(49)调整航行速度，航向执行机构(14)的电机驱动固定链条轮(20)，转向驱动链条(19) 直线往复运行，转向驱动链条(19)带动航向控制杆(18)转动驱动机构(13)，调整測量船(30)的航行方向，測量船(30)从需要測量水域的起始点向导航线(34)航行，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例18測量船(30 )通过GPS设备(21)在被測量水域内寻找导航线(34)，エ业控制计算机
(23)按照已设计的采样线数据操控測量船(30)进入导航线(34)，调整測量船(30)的船体的位置是否偏离导航线(34)，调整測量船(30)的方向角。測量船(30)通过GPS设备(21)沿导航线(34)寻找测量断面线(36)，エ业控制计算机(23)按照已设计的采样线数据操控测量船(30)进入测量断面线(36)，调整測量船(30)的船体的位置是否偏离测量断面线(36)，测量两岸的距离，測量船(30)沿測量断面线(36)实施对水下的水底实施测量，エ业控制计算机(23)存储测量数据，エ业控制计算机(23)把測量数据通过数据通讯电台(26)传输给岸上的主操控设备(37)，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。实施例19エ业控制计算机(23)发出指令，按照已设计的采样线数据操控測量船(30)回到导航线(34)，到下一个测量断面线(36)实施测量，往复循环按照在需要测量的水域所设计的采样线数据实施測量，待测量最后一条測量断面线(36)结束，エ业控制计算机(23)按照预先设计的采样线数据操控測量船(30)返回起始点靠岸，关闭測量船(30)上的设备，拆卸測量船(30)，关闭基准站(29)、遥控设备(44)和主操控设备(37)，装车，测量工作结束，离开被测量水域(35)，如图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示。
权利要求1.一种水下地形测量船，其特征是由至少I艘测量船(30)、基准站(29)、主操控设备(37)和遥控设备(44)组成，基准站(29)、主操控设备(37)和遥控设备(44)在被测量水域(35)的岸上实施操控，根据实际需要基准站(29)、主操控设备(37)和遥控设备(44)同时操控多艘测量船(30)； 测量船(30)由船体、控制 系统、航行航向控制系统、定位系统、测量系统和通讯系统组成，测量船(30)的船体整体由船首(I)和船身(2)各自独立分段构成，船首(I)整体密封，船首(I)上部为船甲板，船首(I)前端部为尖端，船首(I)的后端整体为平面，船首(I)后端部与船身(2)的前端部相吻合，船首(I)后端中部设置凹形槽状的水下探测孔(28)，水下探测孔(28)从船首(I)上部船板贯通到船首(I)下部的船底，船首(I)的后端与船身(2)的前端相连接构成水下探测孔(28)，便于在水下探测孔(28)内安装和拆卸设备安装柱(11)，在水下探测孔(28 )内安装设备安装柱(11)后，船首(I)和船身(2 )通过连接件连接成一体组成测量船(30)，船首(I)与船身(2)的分体设计便于拆装和转场运输； 设备安装柱(11)整体呈柱状，设备安装柱(11)的中部固定安装在水下探测孔(28)内，设备安装柱(11)贯穿水下探测孔(28)，设备安装柱(11)的下端部穿过水下探测孔(28)的下端部，设备安装柱(11)的下端部的顶端部固定设置测量系统的测深仪探头(7)，测深仪探头(7)在水下发射信号并接收被测量水底(31)反射回的信号，测深仪探头(7)通过导线与测深仪(27)相连接，测深仪探头(7)沿着测量断面线(36)直接在水下探测被测量水底(31)的地形、地貌和深度； 设备安装柱(11)的上端部穿过水下探测孔(28)的上部，在设备安装柱(11)的上部安装控制系统的避障仪(6)，避障仪(6)通过线路与工业控制计算机(23)相连接，避障仪(6)探测测量船(30)前方的障碍物以及障碍物与船之间的距离，防止船头碰撞水上物体，并把测得的数据信息传输给工业控制计算机(23)调整测量船(30)的航行；设备安装柱(11)的顶端部安装定位系统的GPS接收机天线(5)，GPS接收机天线(5)通过导线与GPS设备(21)相连接，接收空间卫星星座(32)导航定位系统的信息，基准站(29)为固定定点接收卫星星座(32)的GPS信号，测量船(30)由GPS电台(25)接收基准站(29)修正信息，解算得到实地地点的三维坐标； 船首(I)的甲板上固定安装定位系统的GPS电台天线(8)、通讯系统的数据通讯电台天线(9)和控制系统的陀螺仪(10)，GPS电台天线(8)通过导线与GPS电台(25)相连接，通过GPS电台(25)接收基准站(29)修正定位系统的信息，解算得到实地地点的三维坐标； 数据通讯电台天线(9)通过导线与数据通讯电台(26)相连接，数据通讯电台(26)通过线路与工业控制计算机(23 )相连接，通过数据链路(33 )与基准站(29 )相连通，工业控制计算机(23)接收主操控设备(37)发出的指令，往返传输主操控设备(37)和工业控制计算机(23)之间的数字信息； 船首(I)甲板的前端部固定安装控制系统的陀螺仪(10)，陀螺仪(10)通过线路与工业控制计算机(23)相连接，陀螺仪(10)实时监测测量船(30)的航行方向、侧摇和正摇，为工业控制计算机(23)的航行航向控制系统提供测量船(30)的航行数据，实施实时姿态矩阵的解算，确保测量船(30)按照导航线(34)行驶； 船身(2 )整体呈承载船状，船身(2 )上设置承载舱(4 )，船身(2 )的尾端的船尾(3 )通过安装卡子(41)设置航行航向控制系统的驱动机构(13)，驱动机构(13)驱动测量船(30)的航行，船身(2 )的上部安设船身舱盖(12 )，船身舱盖(12 )与船身(2 )相吻合，船身舱盖(12)遮挡保护承载舱(4)内的设备； 承载舱(4 )内固定安装数据通讯电台(26 )、GPS电台(25 )、测深仪(27 )、GPS设备(21)、蓄电池组(24)、电源模块(22)和工业控制计算机(23)，定位系统的GPS电台(25)和GPS设备(21)通过线路与控制系统的工业控制计算机(23)相连接，实施定位操控，测量系统的测深仪(27)通过线路与控制系统的工业控制计算机(23)相连接，实施测量操控，通讯系统的数据通讯电台(26)通过线路与控制系统的工业控制计算机(23)相连接，工业控制计算机(23)通过数据通讯电台(26)与主操控设备(37)和遥控设备(44)链接实施通讯、测量数据的设置、传递数据信息、接收指令和校验定位数据的操控，工业控制计算机(23)通过GPS电台(25)与基准站(29)链接实施修正定位系统的信息，解算得到实地点的三维坐标；蓄电池组(24)和电源模块(22)通过线路与数据通讯电台(26)、GPS电台(25)、测深仪(27)、GPS设备(21)并联相连接，电源模块(22)控制分配蓄电池组(24)对数据通讯电台(26)、GPS电台(25)、测深仪(27)、GPS设备(21)的电源供给； 船尾(3)的船舱外用安装卡子(41)安装航行航向控制系统的测量船(30)的驱动机构(13)，驱动机构(13)的上部为发动机(40)，驱动机构(13)的下部为水下驱动装置(39)，水下驱动装置(39)的顶端部安设螺旋桨(38)，通过驱动机构(13)的运行驱动测量船(30)在被测量水域(35)内的沿导航线(34)和测量断面线(36)航行； 发动机(40)上安装启动机(46)，启动机(46)由点火装置、熄火开关和启动熄火电路(50 )构成，发动机(40 )采用电打火启动，启动机(46 )通过线路与工业控制计算机(23 )相连接，启动机(46 )接受工业控制计算机(23 )的指令启动或关闭发动机(40 )，主操控设备(37 )或遥控设备(44)通过数据通讯电台(26)向工业控制计算机(23)发布指令，熄火停机或点火启动发动机(40 ),启动发动机(40 )后启动熄火电路(50 )检测发动机(40 )是否启动,未启动继续启动； 发动机(40)的输出端与减速机(47)的输入端相连接，减速机(47)增大输出力矩和提高船舵的稳定性，减速机(47)的输出端与传动轴(45)的一端部相连接，传动轴(45)的另一端部与水下驱动装置(39)端部的螺旋桨(38)相连接； 发动机(40)上安装一体化的油门伺服机(48)，油门伺服机(48)与油门驱动(49)相连接，油门伺服机(48)调节油门驱动(49)对油门实施加大或减小加油量，调整航行速度，油门伺服机(48 )通过线路与工业控制计算机(23 )相连接，接受工业控制计算机(23 )发布的指令调整测量船(30)航行的速度； 发动机(40 )和水下驱动装置(39 )整体旋转180 Q运行，航向控制杆(18 )的一端部与发动机(40)固定安装，航向控制杆(18)整体杆状，航向控制杆(18)上设置滑道，航向控制杆(18)上安装滑杆连接件(42 )，滑杆连接件(42 )沿航向控制杆(18 )上的滑道往复移动，滑杆连接件(42 )与转向驱动链条(19 )的中部固定相连接，滑杆连接件(42 )连同发动机(40 )和水下驱动装置(39)整体旋转180 0运行，通过滑杆连接件(42)联通驱动机构(13)和航向执行机构(14)； 船身(2)的船尾(3)部安装航行航向控制系统的航向执行机构(14)，航向执行机构 (14)是由承载梁(43)、固定链条齿轮(20)、转向驱动链条(19)、光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)组成，承载梁(43)安装在船尾(3)处与驱动机构(13)的发动机(40)相对应，承载梁(43)的两端部分别固定设置固定链条轮(20)，两个固定链条齿轮(20)上环绕转向驱动链条(19)，转向驱动链条(19)与两个固定链条齿轮(20)相吻合，通过电机带动减速机驱动固定链条齿轮(20)，固定链条齿轮(20)带动转向驱动链条(19)构成往复直线运行，电机通过线路与工业控制计算机(23)相连接，电机接受工业控制计算机(23)的指令实施往复直线运行，驱动机构(13)的旋转运行轨迹在驱动链条(19)的往复直线运行轨迹范围内运行； 转向驱动链条(19)的一侧平行安装光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)，3个接近限位开关(16)等距排列设置，光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)通过线路与工业控制计算机(23)相连接，向工业控制计算机(23)传输转向驱动链条(19)运行状态的数字信息； 转向驱动链条(19)的一侧的两端部分别设置接近限位开关I (16-1)和接近限位开关3(16-3)，接近限位开关I (16-1)和接近限位开关3 (16_3)对航向控制杆(18)实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条(19)往复运行的速度、计算转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量，驱动机构(13)的发动机(40)的180 旋转运行轨迹包含在航向执行机构 (14)的转向驱动链条(19)的往复直线运行的轨迹内，安装在发动机(40)上的滑杆连接件(42)的顶端部对准接近限位开关I (16-1)或接近限位开关3 (16-3)，测量船(30)的左转向或右转向已到极限，接近限位开关I (16-1)或接近限位开关3 (16-3)向工业控制计算机(23)实施报警，工业控制计算机(23)经数据处理后及时调整测量船(30)的航向； 在限位开关I (16-1)和接近限位开关3 (16-3)的中间处设置接近限位开关2 (16-2),接近限位开关2 (16-2)对航向控制杆(18)实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条(19)往复运行的速度、计算转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量，航向控制杆(18)顶端部归位对准接近限位开关2 (16-2)则光电计数器(17)和3个接近限位开关(16)数据清零重新开始运行记录数据信息，对航向控制杆(18)实施行程控制和限位以及测定转向驱动链条(19)往复运行的速度、计算转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量并向工业控制计算机(23)传输数据信息； 转向驱动链条(19) 一侧的一端部设置光电计数器(17)，光电计数器(17)对准转向驱动链条(19)，转向驱动链条(19)往复直线运行，转向驱动链条(19)的销轴切割发光管发出发的光柱，每切割一次光电计数器(17)发光管发出的发光柱则记录一个数，所记录的数值为转向驱动链条(19)往复运行的节距的数量，并向工业控制计算机(23)传输数据信息，为了避免光电计数器(17)的误差，通过3个接近限位开关(16)校正计数误差，确保正确控制测量船(30)的航向； 工业控制计算机(23)中采用IO模块、AD模块、PWM输出和计数模块实现数据采集和控制，IO模块采集接近限位开关f 3 (16-f 3)的数据信息，把数据信息传输给工业控制计算机(23)，经过位置信号的检测，工业控制计算机(23)经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，工业控制计算机(23)通过数据通讯电台(26)实时传输给主操控设备(37) ;AD模块采集发动机(40)数据信息，把数据信息传输给工业控制计算机(23)，经过位置信号的检测，工业控制计算机(23)经数据处理后发指令启动或关闭发动机以及调整航向，工业控制计算机(23 )通过数据通讯电台(26 )实时传输给主操控设备(37 )，主操控设备(37)上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息；PWM输出和计数模块采集光电计数器(17)的数据信息，把数据信息传输给工业控制计算机(23)，经过位置信号的检测，工业控制计算机(23)经数据处理后发指令调整发动机(40)的运行以及控制测量船(30)的航行速度，工业控制计算机(23)通过数据通讯电台(26)实时传输给主操控设备(37)； 工业控制计算机(23 )通过线路与GPS设备(21)、GPS电台(25 )、数据通讯电台(26 )、测深仪(27)、陀螺仪(10)、避障仪(6)、发动机(40)的启动机(46)和发动机(40)的油门伺服机(48)相连接；从主操控设备(37)设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的参数、读取测量线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施参数设置和数据存取。
2.根据权利要求I所述的水下地形测量船，其特征在于所述的船身舱盖(12)的顶部安设太阳能电池板(15)，太阳能电池板(15)覆盖船身舱盖(12)的顶部，太阳能电池板(15)通过线路与蓄电池组(24)相连接，向蓄电池组(24)输送电源。
3.根据权利要求I所述的水下地形测量船，其特征在于所述的被测量水域(35)的岸上的基准站(29)由GPS设备(21)、GPS接收机天线(5)、GPS电台(25)、和GPS电台天线(8)组成，GPS接收机天线(5)通过导线与GPS设备(25)相连接，GPS设备(25)通过数据链路(33)与卫星星座(32)链接，获取GPS信息，GPS设备(25)通过线路与GPS电台(25)相连接，GPS电台天线(8)通过导线与GPS电台(25)相连接，基准站(29)的GPS设备(25)和GPS接收机天线(5)为固定定点接收卫星星座(32)的GPS信号，测量船(30)通过GPS电台(25)接收基准站(29)的GPS信号修正GPS信号的数字信息，解算得到实地点的三维坐标。
4.根据权利要求I所述的水下地形测量船，其特征在于所述的被测量水域(35)的岸上的遥控设备(44)由遥控操作台(51)、数据通讯电台(26)组成，数据通讯电台(26)通过线路与遥控操作台(51)相连接，数据通讯电台(26)通过导线与数据通讯电台天线(9)相连接，经遥控操作台(51)通过数据通讯电台(26)操控测量船(30)的航行、航向、航速、放样信号，沿导航线(34)和测量断面线(36)实施水深测量、GPS测量、测距、报警数字信息。
5.根据权利要求I所述的水下地形测量船，其特征在于所述的被测量水域(35)的岸上的主操控设备(37)由主操控器(52)、数据通讯电台(26)组成，数据通讯电台(26)通过线路与主操控器(52)相连接，主操控器(52)上设置显示屏，显示测量过程中的数据信息，数据通讯电台(26)通过导线与数据通讯电台天线(9)相连接，经主操控器(52)通过数据通讯电台(26)设置测量船(30)的导航线(34)和测量断面线(36)，接收测量水深数据、GPS测量数据、测量距离数据，修正实际测量出现的误差；从主操控器(52)设置的显示屏的操作界面获取显示航迹、传感器的参数、读取测量断面线、读取放样线和GPS坐标的变换，通过操作界面可实施参数设置和数据存取。
专利摘要本实用新型是水下地形测量船。由至少1艘测量船、基准站、主操控设备和遥控设备组成，基准站、主操控设备和遥控设备在岸上实施操控，基准站、主操控设备和遥控设备同时操控多艘测量船，测量船由船体、控制系统、航行航向控制系统、定位系统、测量系统和通讯系统组成，测量船的船体整体由船首和船身各自独立分段构成，设备安装柱的下端部固定设置测深仪探头，船身的承载舱内固定安装数据通讯电台、GPS电台、测深仪、GPS设备、蓄电池组、电源模块和工业控制计算机，发动机上安装启动机，启动机由点火装置、熄火开关和启动熄火检测电路构成，本实用新型设计科学，结构合理，操作简便，方便灵活，安装拆卸方便，便于运输转场，适应各种不同水域的水下测量，实现水下测量自动化。
文档编号G01C13/00GK202582544SQ20122000215
公开日2012年12月5日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者杨春长, 汪长余, 张秋丽, 王松庆, 王守春, 米景跃, 安丽丽, 蔡冲 申请人:天津市水利科学研究院