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应用案例系列一 | 听风者多用途无人船(M40)测量数据分析

转载 2023-08-24 10:34 云洲智能 来源:云洲智能
珠海云洲智能科技有限公司

地      点:江门市某段航道西侧

时      间:2017年12月7日

任      务:某单位实际作业任务

测区面积:600*1000

作业时间:约5小时

使用设备:云洲M40系列无人船“听风者”号

设备概况

该船可搭载多波束、单波束、侧扫、ADCP等不同任务载荷,具有自主航行,可按照设定的间隔(如10米间隔)在指定海域面积范围内自动完成水下地形测量、水下地貌探测、流量测量、重力磁力场测量、水下目标物寻找等测量任务。

本次测量任务中,该船搭载T20P型多波束测量系统、wave master组合惯导系统和无线宽带全向通信天线,通过遥控基站发送测量任务,无人船自动控制以上仪器,自主完成水深测量并实时回传数据至基站。

测量海区概况

广东省江门市某段航道西侧,该测区存在清淤船挖泥船定点作业,航道上常有运沙船等大型船只经过,测量条件相对复杂。2017年12月7日,在2级海况下,利用该船共完成1000米×600米测区水下地形全覆盖测量,测线总长约26公里,其中主测线约25公里,联络测线约1公里。

主要作业过程

由于测试海区为江河航道,离岸较近,作业采用在岸基布放无人船,并在岸基进行操控和数据采集(也可在调查母船上,通过A架或折臂吊布放回收,并在母船上布设通信天线及操控基站,实现无人船操控作业)。

作业时通过货吊一体式吊车将无人船运输至码头,直接吊放无人船入水备航,在距测量水域100米的岸边完成无人船控制基站及全向通信天线(架高离地面3米)架设等准备工作后,在控制基站上设定无人船航行路径及测量设备任务工作参数(测量作业多波束开角为130°、模式为等距模式、多波束脚印分布均匀等),并向无人船发送启动工作指令,M40无人船随即按照预定航线开始自主航行、自动执行测量任务,历时5小时,完成了在流速1至2米/秒、逆流和顺流状态下的高贴线精度的水下地形多波束航行测量。

M40无人船可根据任务规划实时测量并记录地形地貌数据,数据可实时回传至控制基站,也可存储于无人船主机,靠岸后取回数据。

任务结束后,无人船停靠岸边,采用长杆挂钩方式,将无人船吊点挂到吊车挂钩上进行回收。

测区位置与M40无人艇巡线轨迹

多波束开角为130°,模式为等距模式,多波束脚印分布均匀,船的整体航向保持性较好;边缘波束损失较小,噪点极少,故航行噪声对多波束影响较小。

多波束测线脚印分布(含测线重叠区)

多波束成果图

成果图局部(沉块)

通过实测数据分析,无人船在逆流、顺流、船浪影响等状态下最大偏航距约为0.8米,侧流状态下最大偏航距约为0.5米。经对测量数据处理,形成0.1m格网(分辨率)的600×1000米2全覆盖水深图,水深范围在3.5-13米之间,中间水域为人工开挖航道,深度介于9-13米之间,部分地区有沙包突起。近边壁水深最浅,最浅处约3.5米,人工开挖航道与边壁有明显陡坎,水域中可见少量锚系拖痕,其中作业水域发现约5.5×5.5米不明物体,推测为水下沉块。

作业情况表明,该海洋测量无人船技术规格优良,在复杂航道内完成了布放回收,自主航行,任务区水下地形多波束测量等工作内容,船的整体航向保持性较好,边缘波束损失较小,噪点极少,对声学设备的噪声很低,所测数据质量优良,达到IHO44特优级标准,满足我国《海道测量规范》,满足海军测量作业要求。

应用结论

一是测量精度高。本次测量在2级海况以内,在过往大船及江水流速的影响下,无人船循线精度可达到正负0.8米,有利于后期绘图处理。测量数据达到IHO44特优级标准。

二是解决了近岸浅水区难以测量的问题。M40吃水不到半米,相比有人船能到达更浅的、水下环境复杂的海域作业,有效的解决了近岸浅水区难以测量的问题。

三是测绘效率高。5小时完成了单独本测区的测量任务,省时省力,降低人员的劳动强度和工作危险性。更可多条无人船协同母艇作业,进一步提升效率。

四是测量成本低。M40为纯电力推进,相比柴油动力有人艇,省去了租船的费用,单位距离的燃料费用也大为降低。

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