[发明专利]一种基于无人艇的湖泊动态库容的监测方法

说明书

本发明涉及湖泊监测技术领域，具体涉及一种基于无人艇的湖泊动态库容的监测方法，包括：接收巡航指令，规划出若干个目标点，形成螺旋形巡航路径；进行螺旋形路径巡航，记录路径中各目标点位置的平面坐标和水位高程；依据记录的平面坐标和水位高程，绘制水下三维地图，通过等高线容积法算出库容；多次巡航并计算动态库容。本发明提供一种基于无人艇的湖泊动态库容的监测方法，通过规划螺旋形路径巡航探测绘制出三维地形图，并自动监测分析动态库容，具有高效率、高精度和高可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及湖泊监测技术领域，具体涉及一种基于无人艇的湖泊动态库容的监测方法。

背景技术

湖泊的动态库容指的是湖泊蓄水量的动态变化，它对于水资源合理配置与规划、灾害预警、蓄水供水、防洪防旱、气候调节以及生态环境平衡等方面具有举足轻重的指导作用。

目前主要通过遥感技术测量湖泊水面面积，进而分析湖泊的扩张和萎缩情况，但是在湖泊动态库容方面的研究相对缺乏。而现有技术用到遥感技术，成本较高，且库容是依据函数关系计算求解得来，所测库容不够精确，进而影响到对湖泊动态库容的监测。

因此，亟需一种高效的监测湖泊动态库容的方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高效的基于无人艇的湖泊动态库容监测方法。

为实现上述目的，本发明采用如下方案。

一种基于无人艇的湖泊动态库容的监测方法，包括：

接收巡航指令，规划出若干个目标点，形成螺旋形巡航路径；

进行螺旋形路径巡航，记录路径中各目标点位置的平面坐标和水位高程；

依据记录的平面坐标和水位高程，绘制水下三维地图，通过等高线容积法算出库容；

多次巡航并计算动态库容；

接收巡航指令，并通过目标点规划螺旋形巡航路径具体为：

无人艇行驶至湖岸，采集湖岸线的二维图，通过canny边缘检测算子求出湖岸线，并求导出湖岸线切线方向；

保持无人艇与湖岸间距不变，沿湖岸线切线方向航巡湖岸边线一周，并定时记录湖岸边线坐标；

根据记录的坐标，通过遗传算法得出若干个离散的目标点以规划螺旋形巡航路径。

进一步地，进行螺旋形路径巡航，具体为：

导航模块识别无人艇当前位置和目标点平面坐标，以及无人艇当前航向；

依据当前位置和目标点平面坐标，获取当前位置与目标点距离及航偏角；

实时判断当前位置与目标点距离是否小于一定数值，若小于一定数值，则将下一目标点作为新的目标点航行，否则继续往当前目标点航行；

进一步地，记录路径中各点位置的平面坐标和水位高程，具体为：

视觉模块检测湖岸线以实现无人艇避开障碍；

GPS模块实时获取定位信息；

惯性模块探测无人艇加速度和方向角，利用四元素法解算出速度，位置，姿态角，并作误差分析以减少误差；

利用卡尔曼滤波算法对GPS模块和惯性模块探测到的数据进行解析，获取各目标点的平面坐标和航向；

利用多波束回声探测仪探测出各目标点水位高程。

进一步地，分析动态库容作出警报，具体为：

动态库容变化大于一定范围，无人艇通过通信模块向上位机进行暴雨危险报警；