專利名稱：無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種遙測遙控裝置，尤其是對在急流狹窄水面上測量河道地形的 氣墊船進行遠程測量和控制的遙測遙控裝置。
背景技術：
我國大西南的河道地域，蘊藏著巨大的水利資源。然而由于河流狹窄、地形復雜、 水流湍急，測量船運送困難，因此勘測水文資料難度極大。傳統(tǒng)勘測方法是用人力拉動載著 聲納裝置的小船，在河道上橫向航行，對河道地形進行勘測。傳統(tǒng)方法技術含量低；耗費大 量的人力物力；急流、漩渦很容易將小船傾覆，造成人員傷亡、設備損壞事故。為解決上述問題，發(fā)明人提出采用無人駕駛氣墊測量船，在急流水面上航行并進 行遙控勘測，能有效避開急流及漩渦影響而平穩(wěn)的作業(yè)。常規(guī)的全墊升氣墊船是由人在船 上直接操縱的，一旦失事會造成人身危險；船體較大，不易在狹窄河道上轉(zhuǎn)彎；無法進行精 確的航向測量和控制，很難在危險的急流河道上進行作業(yè)。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一套無人駕駛氣墊測量船的遙測遙控裝置， 該裝置能夠遠程對氣墊船的航行及作業(yè)進行精確控制；具有安全性高、測量數(shù)據(jù)準確、氣墊 船航行穩(wěn)定性好的特點。本實用新型提供的技術方案是無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置，包括設置在 河岸上的地面遙控系統(tǒng)、安裝在無人駕駛氣墊測量船上的船載遙測系統(tǒng)和航向增穩(wěn)系統(tǒng)。所述地面遙控系統(tǒng)包括地面工作人員操控的遙控桿、用于發(fā)射和接收數(shù)字信號的 地面無線接收發(fā)射機以及配套天線。地面遙控系統(tǒng)根據(jù)實際作業(yè)安排發(fā)出啟動、停車等控 制指令以及航向設定、速度設定等命令，控制氣墊船的運行。所述的船載遙測系統(tǒng)包括用于接收地面命令以及下傳水文測量數(shù)據(jù)和航行姿態(tài) 數(shù)據(jù)的船載無線接收機及配套天線、用于測量氣墊船航向角的角速度傳感器、用于測量氣 墊船航向的數(shù)字羅盤、用于測量氣墊船經(jīng)緯度的GPS接收機和天線。所述的航向增穩(wěn)系統(tǒng)包括主控計算機、執(zhí)行電機驅(qū)動器；所述的數(shù)字羅盤和角速 度傳感器也向航向增穩(wěn)系統(tǒng)發(fā)送角速度和航向信息。本實用新型的工作原理是地面操控人員在河岸上通過遙控桿5發(fā)出控制指令， 并通過地面的無線發(fā)射接收機3與船載的無線發(fā)射接收機進行無線鏈路上的數(shù)據(jù)通訊，從 而控制氣墊測量船2的啟動、停車、航行方向和速度、以及測量探頭的伸縮等。船載遙測系 統(tǒng)通過角速度傳感器、數(shù)字羅盤和GPS等裝置將氣墊船的航向角速度、航向、經(jīng)緯度坐標和 海拔高度、水文測量數(shù)據(jù)等信息通過無線數(shù)據(jù)鏈路傳送到地面控制站中。航向增穩(wěn)系統(tǒng)接 收到地面操作人員的航向設定指令后，根據(jù)數(shù)字羅盤測量得到的航向值，根據(jù)主控計算機 中的控制律計算，驅(qū)動電機改變推進風管的推力，使得氣墊船的航向趨近于設定航向；引入 航向角速率閉環(huán)可以增加航向轉(zhuǎn)動阻尼，增加轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性，有效防止急流、側(cè)風等對氣墊
3船航向的擾動。本使用新型的有益效果是所采用的遙測遙控裝置用于氣墊測量船，可以在河岸 上對測量船進行遠程控制，并實時得到準確詳細的測量數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)了氣墊測量船的無 人駕駛和控制，大大降低了測量的人身風險；航向增穩(wěn)系統(tǒng)大大增強了氣墊船轉(zhuǎn)彎的穩(wěn)定 性，能夠有效地抵消急流、側(cè)風以及下伸探頭等對氣墊船航向的干擾，提高了航向保持精 度，進而保證了遙測遙控數(shù)據(jù)的精確。

圖1是本實用新型的使用狀態(tài)示意圖。圖2是本實用新型中的遙測遙控系統(tǒng)組成示意圖。圖3是本實用新型中的航向增穩(wěn)系統(tǒng)組成示意圖。
具體實施方式
如圖所示，無人駕駛氣墊測量船2在河流1中航行，安裝在船底的聲納探桿對河流 的地形進行探測。該無人駕駛氣墊測量船的遙測遙控裝置分為地面和船載兩個部分，并通 過雙向無線接收發(fā)射機來進行數(shù)據(jù)通訊；其中，地面部分的遙控桿5由操控人員操控，所產(chǎn) 生的控制信號接入地面站(圖1中，計算機4作為地面站)中，由無線發(fā)射接收機及配套天 線3發(fā)出信號，通過無線鏈路進入船載的主控計算機，而地面站則記錄和顯示由船載主控 計算機通過無線鏈路(由船載無線接收機及配套天線2-1發(fā)射信號)發(fā)過來的氣墊船狀態(tài) 信號和水文測量信號；船載部分的核心是主控計算機，它接收地面站的控制信號、角速度傳 感器和數(shù)字羅盤的測量信號、GPS的定位信息以及測量探頭的水文信息等，實現(xiàn)控制律的計 算，完成驅(qū)動電機任務。航向增穩(wěn)系統(tǒng)作為遙控系統(tǒng)的一部分，主要作用是要增加氣墊船的轉(zhuǎn)向阻尼，保 持氣墊船的航向穩(wěn)定，減小急流等干擾對氣墊船的影響，降低操控人員的操作壓力等。增穩(wěn) 系統(tǒng)的控制律設計采取了串級控制方式，分內(nèi)外兩層外層的航向控制器通過計算控制桿 的設定航向和數(shù)字羅盤的測量航向，給出航向角速度的設定值，作為內(nèi)層的輸入；內(nèi)層的角 速度控制器計算外層的給定值和角速度傳感器的角速度測量值，給出輸出到電機驅(qū)動器的 控制量，從而實現(xiàn)對氣墊船的控制。本實用新型中的所有控制元器件、部件及裝置全部可外購。
權利要求無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置，其特征在于該裝置包括設置在河岸上的地面遙控系統(tǒng)、安裝在無人駕駛氣墊測量船上的船載遙測系統(tǒng)和航向增穩(wěn)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置，其特征在于所述地面遙 控系統(tǒng)包括地面工作人員操控的遙控桿(5)、用于發(fā)射和接收數(shù)字信號的地面無線接收發(fā) 射機以及配套天線(3)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置，其特征在于所述的 船載遙測系統(tǒng)包括用于接收地面命令以及下傳水文測量數(shù)據(jù)和航行姿態(tài)數(shù)據(jù)的船載無線 接收機及配套天線(2-1)、用于測量氣墊船航向角的角速度傳感器、用于測量氣墊船航向的 數(shù)字羅盤、用于測量氣墊船經(jīng)緯度的GPS接收機和天線。
4.根據(jù)權利要求3所述的無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置，其特征在于所述的航向 增穩(wěn)系統(tǒng)包括主控計算機、執(zhí)行電機驅(qū)動器；所述的數(shù)字羅盤和角速度傳感器也向航向增 穩(wěn)系統(tǒng)發(fā)送角速度和航向信息。
專利摘要本實用新型涉及一種遙測遙控裝置。所要解決的技術問題是提供的裝置能夠遠程對氣墊船的航行及作業(yè)進行精確控制；具有安全性高、測量數(shù)據(jù)準確、氣墊船航行穩(wěn)定性好的特點。本實用新型提供的技術方案是無人駕駛氣墊測量船遙測遙控裝置，包括設置在河岸上的地面遙控系統(tǒng)、安裝在無人駕駛氣墊測量船上的船載遙測系統(tǒng)和航向增穩(wěn)系統(tǒng)。所述地面遙控系統(tǒng)包括遙控桿、地面無線接收發(fā)射機及配套天線。地面遙控系統(tǒng)根據(jù)實際作業(yè)安排發(fā)出啟動、停車等控制指令以及航向設定、速度設定等命令，控制氣墊船的運行。所述的船載遙測系統(tǒng)包括船載無線接收機及配套天線、角速度傳感器、數(shù)字羅盤、用于GPS接收機和天線。
文檔編號G01C21/12GK201673410SQ20102010547
公開日2010年12月15日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權日2010年1月27日
發(fā)明者單治鋼, 史建偉, 吳關葉, 周家明, 方舟, 楊秋和, 齊大中 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院;浙江華東測繪有限公司;杭州大吉新材料開發(fā)有限公司;方舟