无人船测绘路径校准方法、系统及无人船与流程

本发明涉及水域环境监测技术领域，具体涉及无人船测绘路径校准方法及无人船。

背景技术：

传统水域环境监测及水域测绘是将监测传感器或测绘设备安装在测量船或者海洋监测船上，测量人员预先规划测线，并由驾驶人员控制测量船上线测量。随着近几年以无人船为代表的新型海洋测绘载体的出现，以小型船舶为载体，搭载多种监测传感器，以遥控/自主的工作方式完成特定的水文和水环境要素监测的方法越来越受关注。

无人船具有布置灵活、成本经济、自动测量等特点，在水文要素观测、水环境监测、水利工程选址和水下考古等方面具有广阔的应用前景。但由于无人船缺少了船上人员的实时监控与人工的调整船舶走向，如果仍旧依靠传统规划测线，对海底起伏变化明显的区域，若未进行测量校准，则可能出现遗漏空白区域，技术人员需要对遗漏空白区域进行补测，增加了不少测绘工作量。

因此，在复杂的水域环境中无人船如何自主校准行船路线，以满足测绘和环境监测的准确性和可靠性要求，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供了无人船测绘路径校准方法、系统及无人船，能够根据规划好的测绘路径及环境信息进行实际航线自动校准，提高了测量数据的准确性和可靠性。

本发明提供如下技术方案：

无人船测绘路径校准方法，包括：

规划目标水域测绘路径；

获取测绘路径的目标水域数据；

根据所述目标水域数据、所述测绘路径计算无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值；

根据所述偏差值确定测绘路径偏差校准策略。

进一步的，所述目标水域数据为目标水域环境数据，包括至少一种以下数据：

水浪浮力、水浪压力，流速，洋流分布，风速，风向；

进一步的，根据所述目标水域数据、所述测绘路径计算无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值，具体包括：

获取无人船航速；

根据所述目标水域环境数据、所述航速确定无人船实际航线；

计算无人船实际航线与所述测绘路径之间的夹角或距离值，将所述夹角或距离值作为偏差值。

进一步的，根据所述偏差值确定测绘路径偏差校准策略，具体包括：

根据所述确定的无人船实际航线与所述测绘路径之间的夹角或距离值，确定无人船的动力策略及航向，所述测绘路径偏差校准策略包括所述动力策略及航向。

进一步的，该方法还包括：

在测绘路径上设置至少一个校正点；

所述获取测绘路径的目标水域数据，包括：当无人船航行至所述校正点后，获取校正点处的水域环境数据；

所述根据所述目标水域数据、所述测绘路径计算无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值，包括：根据所述校正点处的水域环境数据计算校正点处的所述偏差值；

所述根据所述偏差值确定测绘路径偏差校准策略，包括：根据所述校正点处的所述偏差值确定测绘路径偏差校准策略。

进一步的，获取测绘路径的目标水域数据，具体包括：

获取测绘路径的实时目标水域环境数据，，将所述实时目标水域实时环境数据作为目标水域数据；

或，获取设定时长测绘路径的目标水域环境数据集合，将所述目标水域环境数据集合的均值作为目标水域数据。

进一步的，所述获取测绘路径的目标水域数据，包括：

按照预定的时间间隔获取无人船定位信息，根据获取的定位信息绘制无人船航线信息，所述无人船航线信息用于描述所述无人船实际航线，将所述无人船航线信息作为目标水域数据。

进一步的，根据目标水域数据、测绘路径计算无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值，还包括：

计算所述绘制的无人船航线与所述测绘路径之间的夹角或距离值，将所述夹角或距离值作为所述无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值。

进一步的，本发明还包括一种包含上述方法的无人船测绘路径校准系统。

进一步的，本发明还包括一种包含上述方法及系统的无人船测绘路径校准无人船。

本发明提供的无人船测绘路径校准方法、系统及无人船，能够根据规划好的测绘路径及环境信息进行实际航线自动校准，提高了测量数据的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中无人船测绘路径校准方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中无人船测绘路径校准方法第一具体实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例中无人船测绘路径校准方法第二具体实施例的流程示意图；

图4为本发明实施例中无人船测绘路径校准方法第三具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例中无人船测绘路径校准方法，该方法包括：

步骤101：规划目标水域测绘路径；

无人船对目标水域进行测量前，首先需要规划目标水域的测绘路径，以确保目标水域没有测量遗漏空白区。

步骤102：获取测绘路径的目标水域数据；

目标水域数据可分为两种，一种是目标水域环境数据，另一种是目标水域的航线信息。

目标水域环境数据包括至少一种以下数据：水浪浮力、水浪压力，流速，洋流分布，风速，风向。

目标水域的航线信息是指：按照预定的时间间隔获取无人船定位信息，根据获取的定位信息绘制无人船航线信息，无人船航线信息用于描述无人船实际航线，将无人船航线信息作为目标水域数据。定位信息包括定位坐标，按照定位信息的获取顺序绘制经过各个定位坐标的连线。如设定每间隔5分钟对无人船进行定位，获取无人船第一次定位与第二次定位的定位坐标，将两个定位坐标连线，将连线作为无人船航线，将无人船航线信息作为目标水域数据。

步骤103：根据目标水域数据、测绘路径计算无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值；

下面分别对目标水域数据为目标水域环境数据，目标水域数据为目标水域的航线信息，两种情况进行介绍。

第一种情况：目标水域数据为目标水域环境数据。

根据目标水域环境数据、无人船的航速计算，计算无人船的实际航线；如将目标水域的风向，风速，无人船的航速，带入航线计算模型，计算无人船的实际航线。计算无人船实际航线与测绘路径之间的夹角或距离值，将夹角或距离值作为偏差值。偏差值可以在无人船开始投入测绘工作前进行计算，也可以在测绘路径上设置多个校正点，当无人船行驶至校正点，则触发偏差值计算。即当无人船航行至校正点后，获取校正点处的水域环境数据。

偏差值计算时，使用的目标水域环境数据可以使校正点的实时环境数据，也可以是设定时长的环境数据均值。

第二种情况：目标水域数据是目标水域的航线信息。

计算绘制的无人船航线与测绘路径之间的夹角或距离值，将夹角或距离值作为无人船实际航线与测绘路径之间的偏差值。如：计算无人船航线与测绘路径之间的夹角，将夹角作为偏差值；若无人船航线与测绘路径之间的无夹角，或夹角值小于设定的阈值，则计算无人船航线与测绘路径之间的距离值，将距离值作为偏差值。

步骤104：根据偏差值确定测绘路径偏差校准策略。

根据确定的无人船实际航线与测绘路径之间的夹角或距离值，确定无人船的动力策略及航向。如确定无人船实际航线与测绘路径之间的夹角-30度，则调整无人船航向，减小夹角。

如图2所示，为本发明实施例中第一种无人船测绘路径校准方法，该方法包括：

步骤201：规划目标水域测绘路径；

步骤202：获取目标水域第一校正点的实时环境数据；

步骤203：根据第一校正点的实时环境数据、无人船的航速计算，计算无人船的实际航线；

步骤204：判断无人船实际航线与测绘路径之间的夹角是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤205，否则执行步骤208；

步骤205：根据夹角计算无人船航向偏转角度；

步骤206：根据无人船航向偏转角度控制无人船航行；

步骤207：结束；

步骤208：判断无人船实际航线与测绘路径之间的距离值是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤209，否则执行步骤207；

步骤209：根据距离值计算无人船航向偏转角度，并执行步骤206。

如图3所示，为本发明实施例中第二种无人船测绘路径校准方法，该方法包括：

步骤301：规划目标水域测绘路径；

步骤302：获取目标水域设定时长的环境数据均值；

步骤303：根据设定时长的环境数据均值、无人船的航速计算，计算无人船的实际航线；

步骤304：判断无人船实际航线与测绘路径之间的夹角是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤305，否则执行步骤308；

步骤305：根据夹角计算无人船航向偏转角度；

步骤306：根据无人船航向偏转角度控制无人船航行；

步骤307：结束；

步骤308：判断无人船实际航线与测绘路径之间的距离值是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤309，否则执行步骤307；

步骤309：根据距离值计算无人船航向偏转角度，并执行步骤306。

如图4所示，为本发明实施例中第三种无人船测绘路径校准方法，该方法包括：

步骤401：规划目标水域测绘路径；

步骤402：按照预定的时间间隔获取无人船定位信息；

步骤403：按照定位信息的获取顺序绘制经过最近两个定位坐标的连线作为无人船航线；

步骤404：计算无人船航线与测绘路径之间的夹角及距离值；

步骤405：判断无人船实际航线与测绘路径之间的夹角是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤406，否则执行步骤409；

步骤406：根据夹角计算无人船航向偏转角度；

步骤407：根据无人船航向偏转角度控制无人船航行；

步骤408：结束；

步骤409：判断无人船实际航线与测绘路径之间的距离值是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤410，否则执行步骤408；

步骤410：根据距离值计算无人船航向偏转角度，并执行步骤407。

本发明还包括一种包含上述方法的无人船测绘路径校准系统。

进一步的，本发明还包括一种包含上述方法及系统的无人船测绘路径校准无人船。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。