本实用新型涉及勘测船航行领域，尤其涉及一种基于GPS导航的勘测船。
背景技术：
我国现有水库和河流淤积严重，水库和河流的库底勘测显得越发紧迫，因此研制开发出水下地形测量系统，对航道淤泥挖掘和水资源生态保护有着非比寻常的意义。现有测量方法大多基于人工测量，费时、费力。目前，长江上已经研制并陆续建设了航标遥测遥控、水位遥测、无线视频监控等多种与数字航道建设相关的系统。这些系统的建设对提高航道维护效率，保障船舶安全航行等发挥了巨大作用，但在航道水深实时采集研究上，目前还是个空白。
航道水深的数据的采集还是依靠航道工作船或者测量船完成，其主要的工作方式是在测量船上装水深传感器、GPS模块、计算机等设备，通过这些设备进行数据采集，然后人工出图。
另外，由于采用上述方法，需要的工作人员多，测量成本高、效率低，水深更新率较慢，如何快速获取水深数据、降低采集成本，是目前水深测量中亟需解决的问题。进入21世纪以后，随着自动化产业的发展，传统的水深测量作业中人工操作过程越来越少，更多的自动数据采集装备进入到公众视野，人们更愿意利用已有的设备搭建出符合自己要求的测绘工具，实现经济化测量。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的计算问题是提供一种基于GPS导航的勘测船，通过在船上增设微控制单元、GPS模块等硬件构架，为勘测船的自动航行提供硬件基础；当在本装置构架中增加相应控制方法后，即可实现勘测船的自主航行和水深的自动测量。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于GPS导航的勘测船，推进器、舵机、微控制单元、无线串口和PC端上位机依次相连；所述微控制单元还分别连接有GPS模块、陀螺仪模块和角度位移传感器；
所述微控制单元用于对各种传感器测得的数据进行处理和对整个勘测船体的控制；所述GPS模块用于实时获取当前勘测船的位置信息；所述陀螺仪模块用于检测当前勘测船的倾角和航向角信息；所述角度位移传感器用于确定推进器的当前偏角。
进一步的，所述微控制单元还分别连接有显示屏、以及对勘测船实施远程控制的遥控器。
进一步的，所述微控制单元还连接有用于测得勘测船当前位置水深的水深传感器。
进一步的，微控制单元、模/数转换单元和电源分压依次相连。
进一步的，所述微控制单元采用STM32F103单片机，GPS模块采用NMEA0183通用协议的BT-708接收器模块，陀螺仪模块采用君悦智控公司生产的内置卡尔曼滤波的JY-901模块，角度位移传感器采用Model 22HP-10，无线串口是E32-TTL-100，舵机采用可转动360°的PDI-6221MG型号舵机，推进器是48V蓄电池供电的航凯ET1000电动船外机。
进一步的，所述显示屏是一块7寸的串口屏，所述遥控器采用富斯FSi6的四螺旋飞行器遥控。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
通过在船上增设微控制单元、GPS模块等硬件构架，为勘测船的自动航行提供硬件基础，当在本装置构架中增加相应控制方法后，实现勘测船的自主航行和水深的自动测量；并且能够把测得的水深数据实时传给PC端的上位机进行保存；根据所测数据，上位机能够自动绘制出当前水域的水下地形图。
相比于传统的人工测量和手绘出图，这种测量方案大大提高了工作效率。加入了陀螺仪模块能够对勘测船的当前倾角(包括前后倾角和左右倾角)进行实时检测，用于补偿因勘测船不平稳造成的误差，使所测水深数据更加精确。本实用新型勘测船的动力系统采用蓄电池供电的电动船，与燃油的勘测船相比较更节能环保。本实用新型便于拆装、造价低、自动化程度高，将会在以后的水深测量中得到广泛应用，具有良好的市场前景。
附图说明
图1是本实用新型一种基于GPS导航的勘测船结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型基于GPS导航的勘测船的结构示意图，其由控制电路、PC端上位机、舵机以及推进器等构成。
控制电路的核心微控制单元MCU用于对各种传感器测得的数据进行处理和整个船体的控制；GPS模块可以实时获取当前勘测船的位置(经纬度)信息；陀螺仪模块可以检测当前勘测船的倾角(包括前后倾角和左右倾角)和航向角信息；角度位移传感器模块可以确定推进器的当前偏角，水深传感器可以测得当前位置的水深。PC端的上位机能够预先导入当前水域的卫星地图，用户可以在上位机的软件地图上标定勘测水域，上位机将自动确定出勘测船的航线，并定时发送航线的GPS信息给勘测船，实现勘测船的自动水深测量。
传感器数据通过无线串口传给上位机并显示在操作界面上，并且上位机能够根据GPS信息和当前位置水深绘制出这片水域的水下地形图；舵机的转动也由MCU控制，从而带动推进器的螺旋桨左右旋转，实现勘测船的拐弯功能。
显示屏安装在勘测船上，用于显示各种信息，如果船上载有工作人员，也可以对当前系统的工作状态有一个直观的了解。遥控器可以对勘测船实施远程控制，目的是意外发生时可以紧急制动和操控。
本实用新型装置的微控制单元采用ST意法半导体的CortexTM-M3内核的STM32F103单片机，它有最高72MHz工作频率，64K或128K字节的闪存程序存储器，完全可以满足控制要求。GPS模块采用NMEA0183通用协议的BT-708接收器模块，陀螺仪模块采用君悦智控公司生产的内置卡尔曼滤波的JY-901模块，角度位移传感器采用Model 22HP-10，无线串口模块是E32-TTL-100，显示屏是一块7寸的串口屏，遥控器采用富斯FSi6的四螺旋飞行器遥控。舵机采用的是可以转动360°的PDI-6221MG型号舵机，推进器则是48V蓄电池供电的航凯ET1000电动船外机。
PC端上位机具有实时显示、与控制器实时通信、自动绘制水下地形图等功能。进一步的，本实用新型具有如下特性：
1、自动化；在本实用新型硬件基础上，增设相关控制方法后，基于GPS导航，实现了勘测船的自主航行与水深的自主测量，并且能够把所测数据传给PC端上位机自动出图，完全是一系列自动化过程，无需过多的人工参与。
2、高效性；自动化程度高，相比于过去的人工定位测量，工作效率提高数倍，因此具有测量效率高的特点。
3、准确性；采用了内部集成了姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法的陀螺仪模块，能够准确的测出当前勘测船的前后倾角和左右倾角，实时对测得水深数据进行校正，减小由于勘测船不稳定造成的测量误差。
4、友好性；无论是PC端的上位机界面还是船载的显示屏界面，屏幕上都会实时显示当前勘测船的各种信息，包括当前勘测船的GPS、船的倾角与航向角、当前位置水深、温度、供电电压等系统工作信息，力求给用户一个更好的使用体验。