CN209181792U - 一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***，包括设备平台，在设备平台的上表面设置有金属外壳，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航仪，金属外壳上连接有激光扫描仪，金属外壳上还设置有金属框架，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机，工业相机上连接有连接杆，连接杆的上端设置有GNSS天线。设备平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置，拖曳测深装置包括金属杆，金属杆的下部设置有液位传感器。单波束测深装置包括液压撑杆，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪，单波束测深仪上设置有距离传感器。本实用新型的多传感器集成***，多个设备协同工作，同时获得潮间带水下与陆地的地形数据。

Description

一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***

技术领域

本实用新型涉及潮间带测绘领域，具体设计一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***。

背景技术

潮间带处于陆地与海洋的交界处，时而被海水覆盖，时而露出水面，对于地形测绘有一定的特殊性。传统上，潮间带测量主要采用船载单波束测深仪以及传统的地面测绘方法(如全站仪测量、RTK实时动态差分法等)，通常使用测量船与人工进行潮间带测绘工作，测量船只能在水深较深处进行测量，而人工测量则是在浅水区用小舢板或人工步行方法按测点密度进行定位的同时，杆测法量取海面至海底的深度。尽管两种方法的结合可以在一定程度上解决潮间带测量的问题，但存在诸多局限性，如测量周期长、资料更新困难、航线较少经过浅水区等。另外，传统的潮间带测绘方式不是一体化测量方式，成本较高，并且很难在相近时刻获得水陆数据，引入额外的测量误差。目前，激光测深技术也是一种极为优异的潮间带一体化测绘方式，但在潮间带水质浑浊的情况下则会产生较差的效果。

在实际测量中，在水陆部分采用不同的采集方式，会对测量数据和结果产生一些上述的不良影响。激光测深技术尽管具有很高的效率，但存在一定的局限性。而采用能够水陆自适应的车辆作为载体，能够延伸测区的范围，可覆盖陆上、浅水甚至较深的潮间带区域。因此，本实用新型设计了一种能够适用于潮间带水陆一体化测绘的多传感器集成***，克服上述两种方式的局限性，充分发挥多传感器的各自优势，对潮间带进行水陆一体化测绘，解决了潮间带测绘高成本、难以获得时刻相近水陆数据、测量周期长、数据更新困难的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可进行潮间带一体化测绘的多传感器集成***，该***固定在水陆自适应载体上，在极相近的时间内对潮间带陆上地形以及水下地形进行测绘，并将两者进行融合，实现潮间带的一体化测绘。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***，包括设备平台，在设备平台的上表面设置有金属外壳，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航仪，金属外壳上连接有激光扫描仪，金属外壳上还设置有金属框架，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机，工业相机上连接有连接杆，连接杆的上端设置有GNSS天线；

所述设备平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置；

所述拖曳测深装置包括金属杆和限位器，限位器连接在设备平台的后端，金属杆套接在限位器上，并能在限位器内上下移动，限位器上还设置有编码器，编码器能测量金属杆的移动距离，金属杆的下部设置有液位传感器，金属杆的下端设置有滚轮；

单波束测深装置包括液压撑杆，液压撑杆连接在支撑平台的后端，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪，单波束测深仪上设置有距离传感器。

优选地，所述液压撑杆能带动单波束测深仪上下移动。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型的多传感器集成***，多个设备协同工作，同时获得潮间带水下与陆地的地形数据。激光扫描仪和拖曳测深装置获得潮间带陆上地形数据，工业相机获得影像数据；单波束测深装置与拖曳测深装置获得潮间带水下地形数据。另外，GNSS/INS组合导航传感器可提供姿态和位置数据。将各个传感器的站心坐标系转换到惯性导航仪的惯性导航坐标系，再转换到WGS84坐标系或CGCS2000坐标系，得到激光扫描仪、拖曳测深装置和单波束测深仪所测位置的坐标。由于测量过程中将水陆数据归算到统一基准下，陆上数据与水下数据可进行融合，即该***可解决潮间带水上水下一体化测绘的需求。

本实用新型包含多种传感器，集成度较高，除多波束与拖曳测深装置安置在载体尾部，其余传感器均集成在金属外壳处，体积小，安装方便。

本实用新型具有高效率、高精度、低成本、适应性强、局限性小等优点。在作业过程中，本实用新型无需顾虑潮间带测绘的范围，潮间带不同地形一体化测绘，效率高且无需顾及是否为水陆、是否会搁浅。另外，整个测量过程仅需两人，分别负责载体的驾驶和***的控制，极大降低了人工成本。

附图说明

图1为一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***的结构示意图。

图2为拖曳测深装置的结构示意图，

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体的说明：

结合图1和图2，一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***，包括设备平台1，在设备平台的上表面设置有金属外壳2。

金属外壳2内封装有GNSS接收机和惯性导航仪等，金属外壳上连接有激光扫描仪3，金属外壳上还设置有金属框架4，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机5，工业相机上连接有连接杆6，连接杆的上端设置有GNSS天线7。

设备平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置；

如图2所示，拖曳测深装置包括金属杆8和限位器9，限位器连接在设备平台的后端，金属杆套接在限位器上，并能在限位器内上下移动，限位器上还设置有编码器10，编码器能测量金属杆的移动距离，金属杆的下部设置有液位传感器11，金属杆的下端设置有滚轮12。

单波束测深装置包括液压撑杆13，液压撑杆连接在支撑平台的后端，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪14，单波束测深仪上设置有距离传感器15。

液位传感器11可感知液面，测得的数据作为单波束测深装置中液压撑杆伸缩触发的依据之一。

距离传感器15能测得地面或者海底的距离，测得的数据作为单波束测深装置中液压撑杆伸缩触发的依据之一。

用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***的工作原理为：

在潮间带陆上部分测量过程中，单波束测深仪处于关机或待机状态，与之连接的液压撑杆保持收缩状态，在此部分，拖曳测深装置和激光扫描仪保持工作状态。拖曳测深装置通过标定，得出与惯性导航仪间的位置关系，激光扫描仪可测得激光脚点的站心坐标。拖曳测深装置与激光扫描仪通过坐标转换关系将站心坐标系转换到惯性坐标系再转换到WGS-84或CGCS2000坐标系；对仪器进行检校，求出激光扫描仪和拖曳测深装置与惯性导航的精确位置参数；最后，将两种传感器求得的坐标进行互检与融合。

在潮间带水上部分测量过程中，单波束测深仪与拖曳测深设备处于主要位置。单波束测深仪测得位置坐标的转换方式与拖曳测深装置类似；液压撑杆伸出，单波束测深仪伸入水中，进行水下地形测量；对仪器进行检校，求出激光扫描仪和拖曳测深装置与惯性导航的精确位置参数；最后，将两种传感器求得的坐标进行互检与融合。

由于所有传感器测量的位置信息均归算至统一的坐标系基准下，可将不同传感器测得潮间带不同地形的数据进行融合，从而得到一体化测绘成果。

另外，该***的操作***界面简洁、功能全面、操作简单，具有良好的人机交互及防呆特性。操作界面可同时显示单波束测深仪、拖曳测深装置、激光扫描仪、惯性导航仪、GNSS接收机、工业相机等多种传感器的状态信息。在任务开始前，操作***将自行检查各传感器的工作状态，并在操作***界面有所显示。任务建立及开始过程中，只需按照操作界面的菜单布局的顺序操作即可，符合操作者的使用逻辑，在一定程度上提高了工程效率、降低了仪器培训成本。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***，其特征在于，包括设备平台，在设备平台的上表面设置有金属外壳，金属外壳内封装有GNSS接收机和惯性导航仪，金属外壳上连接有激光扫描仪，金属外壳上还设置有金属框架，激光扫描仪位于金属框架内，在金属框架上连接有工业相机，工业相机上连接有连接杆，连接杆的上端设置有GNSS天线；

所述设备平台的后部连接有拖曳测深装置和单波束测深装置；

所述拖曳测深装置包括金属杆和限位器，限位器连接在设备平台的后端，金属杆套接在限位器上，并能在限位器内上下移动，限位器上还设置有编码器，编码器能测量金属杆的移动距离，金属杆的下部设置有液位传感器，金属杆的下端设置有滚轮；

单波束测深装置包括液压撑杆，液压撑杆连接在支撑平台的后端，液压撑杆的下端设置有单波束测深仪，单波束测深仪上设置有距离传感器。

2.根据权利要求1所述的一种用于潮间带一体化测绘的多传感器集成***，其特征在于，所述液压撑杆能带动单波束测深仪上下移动。