【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测绘科学，涉及海洋测绘技术，尤其是一种滩涂困难区域高程测量系统及方法。
技术介绍
1、滩涂芦苇荡、潮沟等困难区域的高程测量一直都是滩涂测绘的重点、难点，该区域机载激光雷达或无人船等先进设备均难以获得较好的结果。传统的测量方法是测量人员手持gnss-rtk进行涉水作业，过程中，测量区域多为被密集植被或浅水覆盖的潮沟，所以人工在进行此类区域测量时存在较大困难，同时因该区域容易塌陷，人工走测存在跌倒、摔伤等安全风险。
2、可见，现有的滩涂困难区域高程测量领域尚缺乏一种安全、高效、便捷、成本低的测量方法。争对该区域存在地势平坦、植被高度较为均匀的特点，客观上需要研发一种滩涂困难区域高程测量系统，以克服传统技术手段的弊端，充分发挥地形优势及技术优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供滩涂困难区域高程测量系统及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种滩涂困难区域高程测量系统，包括：
4、无人机，所述无人机用于实时测量其gnss相位中心的三维坐标，机身的imu数据及对系统进行pps授时，并携带负载进行作业；
5、智能测量杆，所述智能测量杆安装在所述无人机上；所述智能测量杆，作为无人机的负载，自动实时测量杆体的倾斜角并返回测量指令至无人机控制单元模块。
6、优选地，所述无人机包括无人机机身、电池模块、控制单元模块、imu模块、gnss模块、第一数据
7、其中，所述电池模块、所述控制单元模块、所述imu模块均安装于所述无人机机身的机腹中；所述gnss模块、所述第一数据传输模块安装于所述无人机机身的顶部；所述机腹支架固定安装于所述无人机机身的底部。
8、优选地，所述第一数据传输模块具有双向链路，所述第一数据传输模块可接收遥控器指令和返回测量数据。
9、优选地，所述机腹支架上设置有第一数据接口，所述第一数据接口用于与所述智能测量杆相连接并实现数据传输。
10、优选地，所述智能测量杆包括两段碳纤维测量杆、长度控制旋钮、倾角传感器、导线、存储单元模块以及智能感应器。
11、优选地，所述两段碳纤维测量杆包括数据杆和测量杆；其中，所述数据杆和所述测量杆的中间设置有轴承，并通过所述轴承进行连接，所述测量杆上有可改变长度的所述长度控制旋钮；所述导线贯穿智能测量杆连接所述智能感应器、存储单元模块及测量杆轴承结构外壳上的倾角传感器；最终与所述机腹支架上的第二数据接口相连。
12、优选地，所述存储单元模块安装在所述数据杆的内部，在所述数据杆上设置有第二数据接口，所述第二数据接口与所述第一数据接口相互连接，实现所述无人机与所述智能测量杆之间数据交换；所述倾角传感器安装在测量杆轴承结构的外壳上,用于实时测量测量杆相对于竖直方向的夹角β；所述智能感应器安装在所述测量杆底部，用于感应测量杆接触地面的瞬间，返回触地信号至无人机控制单元。
13、优选地，所述智能感应器包括压力传感器、撞针、弹簧、防滑钉、杯型管、防陷落托盘以及防缠绕管；
14、所述压力传感器与所述测量杆底部硬连接，所述杯型管完整包裹所述压力传感器并与所述测量杆底部硬连接；
15、所述杯型管底部中心设置有可容纳撞钉通过的小孔；所述撞针可穿过杯型管底部中间所述小孔并撞击内部所述压力传感器的应变片；
16、所述弹簧一端焊接在所述杯型管外侧底部，另一端焊接在所述防陷落托盘的内底部，所述撞针一端焊接在所述防陷落托盘内部正中心位置，所述撞针从弹簧中间穿过，并穿过杯型管底部中间小孔，所述弹簧另一端焊接在所述防陷落托盘的内底部；所述防滑钉焊接在所述防陷落托盘外底部中心位置，阻止所述防陷落托盘接触泥面瞬间发生侧滑；所述防缠绕管由一粗一细两根金属管构成，粗管一端焊接在杯型管外底部，细管一端焊接在防陷落托盘内部，两管另一端相互嵌套共同构成所述防缠绕管，且所述防陷落托盘不受力时所述弹簧被所述防缠绕管完全包裹，防止无人机降高过程中弹簧被植被缠绕。
17、优选地，还包括遥控器，所述遥控器内部安装有控制软件和第二数据传输模块，所述遥控器通过控制软件与无人机之间无线连接；所述第二数据传输模块具有双向链路，可发送指令和接收测量数据以及无人机状态数据。
18、优选地，还包括解算软件，所述解算软件主要用于后期数据的解算，当飞行作业结束后，将所述智能测量杆上存储单元模块中的数据取出，导入所述解算软件进行数据解算；
19、所述无人机imu模块与无人机硬连接，设所述无人机的gnss接收机相位中心三维坐标为(x0,y0,z0)，测量瞬间智能测量杆数据杆三轴姿态、加速度以及空间方位角与所述无人机一致；
20、测量瞬间，设当所述无人机测量的数据杆相对竖直方向的倾角为θ时，无人机方位角为α，gnss模块相位中心相对于轴承结构中心的距离投影距离为已知l1，轴承结构中心三维坐标(x1,y1,z1)为，则：
21、
22、其中，所述测量杆长度是可变的，由所述长度控制旋钮测量前根据踏勘的数据进行调节，设测量杆的长度为定值l2，测量瞬间所述撞针与所述压力传感器刚好接触时，所述无人机执行测量指令瞬间，设测量杆相对于竖直方向的夹角为β，所述防陷落托盘外底部的三维坐标为(xx,yx,zz)则根据坐标传递原理，所述防陷落托盘底部的高程值为：
23、zz＝z1-l2cosβ
24、所述无人机下落至陷落托盘触底瞬间即触发智能感应器返回测量指令瞬间，所述测量杆与竖直方向的夹角为β，则β角由测量杆轴承结构外壳上的倾角传感器测定，β理论上是一个等于0的值，则：
25、xx＝x1,yx＝y1。
26、本专利技术的另一个目的是，提供一种滩涂困难区域高程测量方法。
27、为实现上述第二个目的，本专利技术采取的技术方案：
28、一种滩涂困难区域高程测量方法，所述方法包括：
29、s1、资料收集；根据测量技术要求，确定比例尺等参数。收集测区气象、水文、地形资料以及作业要求，现场评估飞行环境及技术指标，确定飞行高度、速度等参数；
30、s2、现场踏勘；评估芦苇平均高度，根据芦苇平均高度确定所述测量杆长l2的长度，通过测量杆上的长度控制旋钮设置l2的长度；
31、s3、设备准备；将准备好的遥控器、无人机以及智能测量杆进行数据连接；
32、s4、任务规划和参数设置；测量工作开始前先在遥控器中的控制软件上完成测线规划及参数设置，参数有测区比例尺、杆长l2及航高，系统将根据比例尺自动设置测点及测线间距；
33、s5、数据固定及imu收敛；设置好参数以后等待无人机系统gnss定位数据以及imu数据收敛，使精度达到测量要求；
34、s6、降高测量；开始作业，无人机沿航线飞行至测点上空，并执行降高指令，当无人机高度降至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述无人机包括无人机机身、电池模块、控制单元模块、IMU模块、GNSS模块、第一数据传输模块以及机腹支架；
3.根据权利要求2所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述第一数据传输模块具有双向链路，所述第一数据传输模块可接收遥控器的系统指令和返回测量数据。
4.根据权利要求2所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述机腹支架上设置有第一数据接口，所述第一数据接口用于与所述智能测量杆相互连接并实现数据传输。
5.根据权利要求4所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述智能测量杆包括两段碳纤维杆、长度控制旋钮、倾角传感器、导线、存储单元模块以及智能感应器；
6.根据权利要求5所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述存储单元模块安装在所述数据杆的内部，用于实时存储测量原始数据；所述数据杆上设置有第二数据接口，所述第二数据接口与所述第一数据接口相互连接，实现所述无人机与所述智能测量杆之间数
7.根据权利要求6所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述智能感应器包括压力传感器、撞针、弹簧、防滑钉、杯型管、防陷落托盘以及防缠绕管；
8.根据权利要求1-7任一项所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，还包括遥控器，所述遥控器内部安装有控制软件和第二数据传输模块，所述遥控器通过控制软件与无人机之间无线连接；所述第二数据传输模块具有双向链路，可发送指令和接收测量数据以及无人机状态数据。
9.根据权利要求1-7任一项所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，还包括解算软件，所述解算软件主要用于后期数据的解算，当飞行作业结束后，将所述智能测量杆上存储单元模块中的数据取出，导入所述解算软件进行数据解算；
10.一种滩涂困难区域高程测量方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1所述的滩涂困难区域高程测量系统，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述无人机包括无人机机身、电池模块、控制单元模块、imu模块、gnss模块、第一数据传输模块以及机腹支架；
3.根据权利要求2所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述第一数据传输模块具有双向链路，所述第一数据传输模块可接收遥控器的系统指令和返回测量数据。
4.根据权利要求2所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述机腹支架上设置有第一数据接口，所述第一数据接口用于与所述智能测量杆相互连接并实现数据传输。
5.根据权利要求4所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述智能测量杆包括两段碳纤维杆、长度控制旋钮、倾角传感器、导线、存储单元模块以及智能感应器；
6.根据权利要求5所述的滩涂困难区域高程测量系统，其特征在于，所述存储单元模块安装在所述数据杆的内部，用于实时存储测量原始数据；所述数据杆上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建雄，杨俊凯，杨振林，颜惠庆，方华山，陈政，于峰，宋磊，
申请(专利权)人：中交上海航道勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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