专利名称：无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种遥测遥控装置，尤其是对在急流狭窄水面上测量河道地形的 气垫船进行远程测量和控制的遥测遥控装置。
背景技术：
我国大西南的河道地域，蕴藏着巨大的水利资源。然而由于河流狭窄、地形复杂、 水流湍急，测量船运送困难，因此勘测水文资料难度极大。传统勘测方法是用人力拉动载着 声纳装置的小船，在河道上横向航行，对河道地形进行勘测。传统方法技术含量低；耗费大 量的人力物力；急流、漩涡很容易将小船倾覆，造成人员伤亡、设备损坏事故。为解决上述问题，发明人提出采用无人驾驶气垫测量船，在急流水面上航行并进 行遥控勘测，能有效避开急流及漩涡影响而平稳的作业。常规的全垫升气垫船是由人在船 上直接操纵的，一旦失事会造成人身危险；船体较大，不易在狭窄河道上转弯；无法进行精 确的航向测量和控制，很难在危险的急流河道上进行作业。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一套无人驾驶气垫测量船的遥测遥控装置， 该装置能够远程对气垫船的航行及作业进行精确控制；具有安全性高、测量数据准确、气垫 船航行稳定性好的特点。本实用新型提供的技术方案是无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置，包括设置在 河岸上的地面遥控系统、安装在无人驾驶气垫测量船上的船载遥测系统和航向增稳系统。所述地面遥控系统包括地面工作人员操控的遥控杆、用于发射和接收数字信号的 地面无线接收发射机以及配套天线。地面遥控系统根据实际作业安排发出启动、停车等控 制指令以及航向设定、速度设定等命令，控制气垫船的运行。所述的船载遥测系统包括用于接收地面命令以及下传水文测量数据和航行姿态 数据的船载无线接收机及配套天线、用于测量气垫船航向角的角速度传感器、用于测量气 垫船航向的数字罗盘、用于测量气垫船经纬度的GPS接收机和天线。所述的航向增稳系统包括主控计算机、执行电机驱动器；所述的数字罗盘和角速 度传感器也向航向增稳系统发送角速度和航向信息。本实用新型的工作原理是地面操控人员在河岸上通过遥控杆5发出控制指令， 并通过地面的无线发射接收机3与船载的无线发射接收机进行无线链路上的数据通讯，从 而控制气垫测量船2的启动、停车、航行方向和速度、以及测量探头的伸缩等。船载遥测系 统通过角速度传感器、数字罗盘和GPS等装置将气垫船的航向角速度、航向、经纬度坐标和 海拔高度、水文测量数据等信息通过无线数据链路传送到地面控制站中。航向增稳系统接 收到地面操作人员的航向设定指令后，根据数字罗盘测量得到的航向值，根据主控计算机 中的控制律计算，驱动电机改变推进风管的推力，使得气垫船的航向趋近于设定航向；引入 航向角速率闭环可以增加航向转动阻尼，增加转向的稳定性，有效防止急流、侧风等对气垫
3船航向的扰动。本使用新型的有益效果是所采用的遥测遥控装置用于气垫测量船，可以在河岸 上对测量船进行远程控制，并实时得到准确详细的测量数据，进而实现了气垫测量船的无 人驾驶和控制，大大降低了测量的人身风险；航向增稳系统大大增强了气垫船转弯的稳定 性，能够有效地抵消急流、侧风以及下伸探头等对气垫船航向的干扰，提高了航向保持精 度，进而保证了遥测遥控数据的精确。
图1是本实用新型的使用状态示意图。图2是本实用新型中的遥测遥控系统组成示意图。图3是本实用新型中的航向增稳系统组成示意图。
具体实施方式
如图所示，无人驾驶气垫测量船2在河流1中航行，安装在船底的声纳探杆对河流 的地形进行探测。该无人驾驶气垫测量船的遥测遥控装置分为地面和船载两个部分，并通 过双向无线接收发射机来进行数据通讯；其中，地面部分的遥控杆5由操控人员操控，所产 生的控制信号接入地面站(图1中，计算机4作为地面站)中，由无线发射接收机及配套天 线3发出信号，通过无线链路进入船载的主控计算机，而地面站则记录和显示由船载主控 计算机通过无线链路(由船载无线接收机及配套天线2-1发射信号)发过来的气垫船状态 信号和水文测量信号；船载部分的核心是主控计算机，它接收地面站的控制信号、角速度传 感器和数字罗盘的测量信号、GPS的定位信息以及测量探头的水文信息等，实现控制律的计 算，完成驱动电机任务。航向增稳系统作为遥控系统的一部分，主要作用是要增加气垫船的转向阻尼，保 持气垫船的航向稳定，减小急流等干扰对气垫船的影响，降低操控人员的操作压力等。增稳 系统的控制律设计采取了串级控制方式，分内外两层外层的航向控制器通过计算控制杆 的设定航向和数字罗盘的测量航向，给出航向角速度的设定值，作为内层的输入；内层的角 速度控制器计算外层的给定值和角速度传感器的角速度测量值，给出输出到电机驱动器的 控制量，从而实现对气垫船的控制。本实用新型中的所有控制元器件、部件及装置全部可外购。
权利要求无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置，其特征在于该装置包括设置在河岸上的地面遥控系统、安装在无人驾驶气垫测量船上的船载遥测系统和航向增稳系统。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置，其特征在于所述地面遥 控系统包括地面工作人员操控的遥控杆(5)、用于发射和接收数字信号的地面无线接收发 射机以及配套天线(3)。
3.根据权利要求1或2所述的无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置，其特征在于所述的 船载遥测系统包括用于接收地面命令以及下传水文测量数据和航行姿态数据的船载无线 接收机及配套天线(2-1)、用于测量气垫船航向角的角速度传感器、用于测量气垫船航向的 数字罗盘、用于测量气垫船经纬度的GPS接收机和天线。
4.根据权利要求3所述的无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置，其特征在于所述的航向 增稳系统包括主控计算机、执行电机驱动器；所述的数字罗盘和角速度传感器也向航向增 稳系统发送角速度和航向信息。
专利摘要本实用新型涉及一种遥测遥控装置。所要解决的技术问题是提供的装置能够远程对气垫船的航行及作业进行精确控制；具有安全性高、测量数据准确、气垫船航行稳定性好的特点。本实用新型提供的技术方案是无人驾驶气垫测量船遥测遥控装置，包括设置在河岸上的地面遥控系统、安装在无人驾驶气垫测量船上的船载遥测系统和航向增稳系统。所述地面遥控系统包括遥控杆、地面无线接收发射机及配套天线。地面遥控系统根据实际作业安排发出启动、停车等控制指令以及航向设定、速度设定等命令，控制气垫船的运行。所述的船载遥测系统包括船载无线接收机及配套天线、角速度传感器、数字罗盘、用于GPS接收机和天线。
文档编号G01C21/12GK201673410SQ20102010547
公开日2010年12月15日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者单治钢, 史建伟, 吴关叶, 周家明, 方舟, 杨秋和, 齐大中 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院;浙江华东测绘有限公司;杭州大吉新材料开发有限公司;方舟