[发明专利]水下地形测量仿真方法及其仿真器

说明书

本发明涉及海洋测绘技术领域，具体讲是一种水下地形测量仿真方法及其仿真器。用户通过测量船模拟操控器改变模拟测量船的船速和舵角，通过位置仿真算法计算模拟测量船所在位置；通过定位信号仿真算法把GPS定位信号发送到上位机；通过测量船姿态仿真算法生成船姿态的测深仪声波发射方向；通过潮汐预报算法计算瞬时潮汐水位高度，按照用户定义的周期；通过水深仿真算法计算瞬时水深的测量结果，发送到安装水下地形测量导航采集软件的上位机。不进行涉水测量的条件下，为海道测量导航采集软件提供与真实水深测量相似的测量结果。本发明的目的就是通过仿真系统所产生的模拟水下地形测量信号，为用户提供逼真的水深测量环境。

技术领域

本发明涉及海洋测绘技术领域，具体讲是一种水下地形测量仿真方法及其仿真器。

背景技术

目前，随着海洋及内陆水域资源开发的全面展开，对水下地形测量的需求急剧增加，需要大量经验丰富的水下地形测量师。水下地形测量对测量师的工作经验要求很高，经验丰富的测量师能够根据海道测量标准对水下各类目标实施正确的测量，也能够正确处理在测量过程中由于海况、水文参数变化对测量结果的影响。但是由于水下地形测量需要在海洋或者内陆的河流中通过测量船实施，成本较高。一般的院校、测绘培训机构在对测量师进行培训时，只能在室内通过回放测量结果的方式向受训人员演示测量的过程。部分条件较好的单位虽然能够在水上用测量船进行教学，但是也难以在培训水域同时找到各类典型的水下目标。这些条件极大的限制了水深测量培训的效果与效率。通过仿真器或模拟训练器在室内进行模拟训练是提升培训效率和效果的有效途径。目前，与本发明最接近的实现方案是测深仪器自带的测深演示功能。如我国中海达卫星导航技术公司生产的HD8000X型单波束测深仪，允许用户在演示界面下通过键盘操纵模拟测量船在演示界面移动，并产生固定的模拟水深数据。现有技术的缺点是无法模拟真实水下环境。测深仪自带的演示功能中，仅能产生固定的模拟水深数据，其目的是演示测深仪的操作使用方法，测量结果中的水下地形完全平坦，不包含任何水下目标，也没有海况和水文参数的变化。通过这种演示功能，用户只能掌握最基本的水深测量系统操作方法，无法学习真实水下环境中的水下地形仿真方法。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在不进行涉水测量的条件下，为海道测量导航采集软件提供与真实水深测量相似的测量结果。本发明的目的就是通过仿真系统所产生的模拟水下地形测量信号，为用户提供逼真的水深测量环境。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是一方面提供一种水下地形测量仿真方法，其具体步骤包括：

步骤1：用户通过测量船模拟操控器改变模拟测量船的船速和舵角，水下地形测量仿真器根据从测量船模拟操控器输入的船速和舵角，在系统内部时钟的控制下，以用户定义的周期，通过位置仿真算法计算模拟测量船所在位置；

步骤2：水下地形测量仿真器通过定位信号仿真算法，根据模拟测量船位置产生带有延迟效应的GPS定位信号，并以用户定义的定位周期，通过串口以要求的格式把GPS定位信号发送到上位机；

步骤3：水下地形测量仿真器通过测量船姿态仿真算法，根据用户设定的海况级，在系统内部时钟的控制下，用户定义的周期，生成对应当前时刻测量船姿态的测深仪声波发射方向；

步骤4：水下地形测量仿真器通过潮汐预报算法，根据存储在数据库中的潮汐调和常数，计算瞬时潮汐水位高度，按照用户定义的周期显示在水下地形测量仿真器的屏幕上。

步骤5：水下地形测量仿真器通过水深仿真算法，根据模拟测量船位置、测深仪声波发射方向，以及存储在数据库中的水下地形仿真基础数据，计算瞬时水深的测量结果，通过串口按照用户定义的格式及周期把瞬时水深测量结果发送到安装水下地形测量导航采集软件的上位机。