[发明专利]一种在组合导航条件下实现地下河测绘的测绘方法

说明书

本发明公开了一种在组合导航条件下实现地下河测绘的测绘方法，包括以下步骤：S1、AUV释放前的对准阶段。即AUV下水时调整声波发射器的指向为竖直向上，将定位无人机精确置于AUV正上方，使得无人机下方正中央的声波检测器对准定向声波束的中心；S2、AUV和无人机的自主测绘。本发明将卫星导航技术推广到地下探测领域，对地下探测起到极大的促进和推动作用，基本实现深度100m之内的地下河地理位置的测绘，在地图上完成地下河位置、每一河段的河床宽度、深度等信息的标注，为地理测绘人员、地下资源开采人员提供地下河位置信息，为水文研究者、淡水生物研究者提供地下河视频资料，加快地下空间开发的进度。

技术领域

本发明涉及地下河探测技术领域，具体为一种在组合导航条件下实现地下河测绘的测绘方法。

背景技术

现有的地下河探测技术，涉及到物理、化学等多个学科领域，探测思路多样。然而，物探、钻探等方法在地理信息、地下资源探测方面是通用的，并非针对地下河测绘而单独设计，这些技术属被动探测，即只能在探测地点确定脚下区域是否存在地下河，若要探测地下河的流向，只能从已测地点开始向四周盲目搜索，探测的成本很高，耗费较大的人力物力，且探测效率较低，难以对地下河进行完整的、系统的地理信息的测绘。同位素示踪、标志物投放等方法，虽能确定地下河入口、出口和天窗的连通情况，在宏观上证明地下河系统的水循环过程，但无法探测地下河段全貌，确定地下位置，且耗费物力较大，测绘投入和获取成果不对等。对于实地考察的方法，在不大量增加人力投入的情况下，也只能探测到地下河的冰山一角。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在组合导航条件下实现地下河测绘的测绘方法，以解决上述背景技术中提出对于实地考察的方法，在不大量增加人力投入的情况下，也只能探测到地下河的冰山一角的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下测绘方法：一种在组合导航条件下实现地下河测绘的测绘方法，包括以下步骤：

S1、无缆水下机器人AUV(Autonomous Underwater Vehicle)释放前的对准阶段。即AUV下水时调整声波发射器的指向为竖直向上(其后一直保持这个角度)，将定位无人机精确置于AUV正上方，使得无人机下方正中央的声波检测器对准定向声波束的中心；

S2、AUV和无人机的自主测绘。对准之后释放AUV，使其随着河流流向移动。垂直穿透到地面的定向声波束在水平面的投影也会移动，无人机下端的声波检测器阵列能敏感到声波强度最大点的变化方向，将检测到的变化方向融入控制回路，控制无人机旋翼的转速和方向，使其跟着声波强度最大点移动，因此能实时跟踪地下AUV；

S3、AUV和无人机的回收。即当AUV到达河流出口之后，测绘人员回收AUV和定位无人机，从无人机中调出北斗卫星导航数据，还原出AUV运动轨迹，完成地下河位置测绘，同时从AUV中获取各类传感器数据，丰富和完善地下河的测绘信息。

优选的，所述步骤S1中无人机下端需要搭载高精度的定向声波检测装置。本方案拟在无人机上搭载9个声波检测器，其中8个副检测器在无人机底面均匀围成一个圆，1个主检测器位于圆中央，9个检测器位于同一水平面内。

优选的，步骤S2初始时刻主检测器敏感到的声波强度最大。在AUV往下一个位置移动的过程中，声波强度最大点也会在检测器阵列平面上移动。由于副检测器围成了一个圆，无论强度最大点往哪个方向移动，均会被其中一个副检测器敏感到。因此，在下一时刻，8个副检测器中会有一个出现最大值。

优选的，所述步骤S2中无人机设置有拍照系统，根据地标数据对应采集时间匹配每一张测绘无人机所采集的二维照片，并根据每张二维照片中的定位标记点和像控点坐标，对二维照片进行标记排序，并采用Smart3D技术将标记过的二维照片按照坐标合成整体的三维影像模型。