本發(fā)明涉及一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置和方法，特別涉及無法設(shè)置人工測(cè)量平臺(tái)的高山峽谷地區(qū)。

技術(shù)背景

水位控制測(cè)量作為河道觀測(cè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到水下地形測(cè)量的精度和質(zhì)量。多年來，傳統(tǒng)的水位觀測(cè)方法具有較好的可靠性得到廣泛應(yīng)用，但存在一定的局限性。近年來，眾多新設(shè)備、新方法在水道地形觀測(cè)中大量應(yīng)用，但是能否應(yīng)用于精度要求更高的水位控制，仍需進(jìn)行比測(cè)和試驗(yàn)。[a1]特別是對(duì)于高山峽谷地區(qū)，測(cè)量人員無法經(jīng)常去測(cè)量，造成類似地區(qū)的水位，只能通過下流的數(shù)距進(jìn)行反推，其精度大受影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供用于峽谷水道水位測(cè)量裝置和方法，可以提高峽谷地區(qū)水位測(cè)量精度，還可以加快測(cè)量的速度。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置包括設(shè)在岸邊的固定測(cè)量平臺(tái)、及由無人機(jī)攜帶的移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)；

所述的固定測(cè)量平臺(tái)包括靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備、靜態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)中心、靜態(tài)控制中心、靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊，靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備、靜態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)中心、靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊分別與靜態(tài)控制中心連接；

所述移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)包括動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置、超聲波測(cè)量裝置、動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊、動(dòng)態(tài)控制中心，動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置、超聲波測(cè)量裝置、動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊分別與動(dòng)態(tài)控制中心連接；

所述靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊與動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊無線連接組成無線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，動(dòng)態(tài)控制中心與靜態(tài)控制中心通過無線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

所述超聲測(cè)量裝置通過向水平發(fā)射超聲波、并接收反射回來的超聲波以測(cè)量移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)與水面的距離。

進(jìn)一步講，一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置還包括設(shè)在岸邊的太陽能發(fā)電裝置，太陽能發(fā)電裝置與固定測(cè)量平臺(tái)的電源連接。

進(jìn)一步講，一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置還包括設(shè)在固定測(cè)量平臺(tái)上的增強(qiáng)無線電信接收、發(fā)射器，增強(qiáng)無線電信接收、發(fā)射器與靜態(tài)控制中心連接。

進(jìn)一步講，所述固定測(cè)量平臺(tái)上還設(shè)有圖像采集裝置，圖像采集裝置與靜態(tài)控制中心連接。

一種用于峽谷水道水位測(cè)量方法包括基點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量、移動(dòng)點(diǎn)空間定位、移動(dòng)點(diǎn)垂直下方水面數(shù)據(jù)采集；

所述基點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量，在峽谷岸邊設(shè)置固定點(diǎn)為基點(diǎn)，預(yù)先將固定點(diǎn)位置信息、及對(duì)應(yīng)的河底位置信息進(jìn)行采集，并將固定點(diǎn)位置信息與對(duì)應(yīng)的河底位置信息與固定點(diǎn)位置信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

所述移動(dòng)點(diǎn)空間定位，用無人機(jī)攜帶移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)稱為移動(dòng)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)控制中心利用靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備位置信息與動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置實(shí)測(cè)信息對(duì)無人機(jī)的位置進(jìn)行精確定位，即通過固定點(diǎn)位置信息計(jì)算出移動(dòng)點(diǎn)空間位置；

所述移動(dòng)點(diǎn)垂直下方水面數(shù)據(jù)采集，利用無人機(jī)攜帶移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)上的超聲波測(cè)量裝置測(cè)量移動(dòng)點(diǎn)與水面的垂直距離；

計(jì)算移動(dòng)點(diǎn)空間位置絕對(duì)標(biāo)高減去移動(dòng)點(diǎn)與水面的垂直距離得到水位絕對(duì)標(biāo)高。

進(jìn)一步講，基點(diǎn)選在河底相對(duì)平坦的河段，以基點(diǎn)為中點(diǎn)上五米與下五米，總計(jì)十米的河底高度不差過1米。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，預(yù)先對(duì)固定測(cè)量平臺(tái)位置及對(duì)應(yīng)河底的信息進(jìn)行采集，并將其與固定測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，無人機(jī)攜帶移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)經(jīng)過固定測(cè)量平臺(tái)時(shí)，通過靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備位置信息與動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置實(shí)測(cè)信息測(cè)量移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)與固定測(cè)量平臺(tái)距離并推算出移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)絕對(duì)標(biāo)高，利用超聲波測(cè)量裝置測(cè)移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)與水面的距離，結(jié)合移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)絕標(biāo)高及移動(dòng)測(cè)平臺(tái)與水面的距離，移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)下方水面的絕對(duì)標(biāo)高。利用無人機(jī)對(duì)峽谷進(jìn)行測(cè)量時(shí)可以加快測(cè)量速度，以三峽為例，測(cè)量一次全程也僅需要四個(gè)多小時(shí)，其測(cè)量精度也大幅度提高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為用于峽谷水道水位測(cè)量方法工作原理圖。

如圖，固定測(cè)量平臺(tái)1、移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2、增強(qiáng)無線電信接收、發(fā)射器3、靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備11、靜態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)中心12、靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊13、靜態(tài)控制中心14、測(cè)距裝置15、動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置21、超聲波測(cè)量裝置22、動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊23、反射裝置24、動(dòng)態(tài)控制中心25。

具體實(shí)施方式

參見圖1，一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置包括設(shè)在岸邊的固定測(cè)量平臺(tái)1、及由無人機(jī)攜帶的移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2；

所述的固定測(cè)量平臺(tái)1包括靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備11、靜態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)中心12、靜態(tài)控制中心14、靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊13，靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備11、靜態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)中心12、靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊13分別與靜態(tài)控制中心14連接，優(yōu)選的，一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置還包括設(shè)在岸邊的太陽能發(fā)電裝置，太陽能發(fā)電裝置與固定測(cè)量平臺(tái)1的電源連接，工作時(shí)，因?yàn)楣潭y(cè)量平臺(tái)1設(shè)在峽谷岸邊，人員上去一次極為麻煩，如果采用人工更換電瓶的方式，會(huì)增加維護(hù)成本，通過設(shè)置太陽能發(fā)電裝置可以利用太陽能對(duì)因定測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)電，從而增加了固定測(cè)量平臺(tái)1使用時(shí)間，減少了維護(hù)成本，工作時(shí)，靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊13接收、或發(fā)射數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中點(diǎn)12用于存儲(chǔ)固定測(cè)量平臺(tái)1位置信息（包括標(biāo)高、經(jīng)度、緯度及地理位置等）、及對(duì)應(yīng)河段河底的位置信息（包括河段的起止標(biāo)高、經(jīng)度、緯度及地理位置等）；

所述移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2包括動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置21（優(yōu)選的，動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置21可以利用無人機(jī)上的定位系統(tǒng)，因?yàn)樵诳罩惺茱L(fēng)或自然條件的影響無人機(jī)偏離預(yù)設(shè)航線的可能性很大，具在定位時(shí)受技術(shù)條件的影響無法精確進(jìn)行定位，本專利中，通過固定測(cè)量平臺(tái)1上的靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備11可以實(shí)測(cè)效正無人機(jī)的位置，使其精確定位，同時(shí)也便于精確無人機(jī)位置信息采集）、超聲波測(cè)量裝置22、動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊23，動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置21、超聲波測(cè)量裝置22、動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊23分別與動(dòng)態(tài)控制中心25連接；

優(yōu)選的，固定測(cè)量平臺(tái)1上還設(shè)有測(cè)距裝置，所述移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)上設(shè)有反射裝置；

測(cè)距裝置15與反射裝置24（可以在無人機(jī)外涂裝上涂上增強(qiáng)反射村料）配合能測(cè)量出固定測(cè)量平臺(tái)與移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)之間的直線距離，測(cè)距裝置15為微波測(cè)距裝置，當(dāng)測(cè)距裝置15發(fā)出的微波被反射裝置24反射后，測(cè)距裝置15即可測(cè)出固定測(cè)量平臺(tái)1與移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2之間的直線距離，靜態(tài)控制中心14將直線距離通過靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊13與動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊23組成的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)輸送給動(dòng)態(tài)控制中心25。

工作時(shí)，靜態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊13與動(dòng)態(tài)無線數(shù)據(jù)接收和發(fā)射模塊23組成無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備11將固定測(cè)量平臺(tái)1內(nèi)的位置信息通過無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸給動(dòng)態(tài)控制中心25，動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置21將實(shí)測(cè)的動(dòng)態(tài)位置信息輸入動(dòng)態(tài)控制中心25，動(dòng)態(tài)控制中心25根據(jù)二者的信息即可無人機(jī)即移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2的位置進(jìn)行定位，生成無人機(jī)緯度、經(jīng)度、高度三維信息，測(cè)距裝置15實(shí)測(cè)的固定測(cè)量平臺(tái)1與移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2之間的直線距離可以幫助態(tài)太控制中心25根據(jù)靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備11數(shù)據(jù)進(jìn)行無人機(jī)的位置進(jìn)行進(jìn)一步效正；

超聲測(cè)量裝22置通過向水平發(fā)射超聲波、并接收反射回來的超聲波以測(cè)量移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)與水面的距離，工作時(shí)，超聲波與水面相接觸時(shí)的回波與水面以下的反射的回波波形不相同，進(jìn)行可以測(cè)量出裝置超聲測(cè)量裝置22的移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)2與水平面的距離。

如圖2中，優(yōu)選的，一種用于峽谷水道水位測(cè)量裝置還包括設(shè)在固定測(cè)量平臺(tái)上的增強(qiáng)無線電信接收、發(fā)射器3，增強(qiáng)無線電信接收、發(fā)射器3與靜態(tài)控制中心14連接，工作時(shí)，靜態(tài)控制中心14接收動(dòng)態(tài)控制中心25數(shù)據(jù)后，通過增強(qiáng)無線電信接收、發(fā)射器3將動(dòng)態(tài)控制中心25的數(shù)據(jù)傳輸出總控中心，通過此設(shè)計(jì)可以有效減輕無人機(jī)攜帶重量，無人機(jī)僅需要攜帶重量較輕的信號(hào)發(fā)射器與固定測(cè)量平臺(tái)建立無線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)即可，而無僅攜帶遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

如圖3中，一種用于峽谷水道水位測(cè)量方法包括基點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量、移動(dòng)點(diǎn)空間定位、移動(dòng)點(diǎn)垂直下方水面數(shù)據(jù)采集；

基點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量，在峽谷岸邊設(shè)置固定點(diǎn)為基點(diǎn)（可以采用固定測(cè)量平臺(tái)1為基點(diǎn)，優(yōu)選的，基點(diǎn)選在河底相對(duì)平坦的河段，以基點(diǎn)為中點(diǎn)上五米與下五米，總計(jì)十米的河底高度不差過1米），預(yù)先將固定點(diǎn)位置信息、及對(duì)應(yīng)的河底位置信息進(jìn)行采集，并將固定點(diǎn)位置信息與對(duì)應(yīng)的河底位置信息與固定點(diǎn)位置信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，選譯河底相對(duì)較平的區(qū)域設(shè)置基點(diǎn)，能減少水面浪花對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的干擾；

移動(dòng)點(diǎn)空間定位，用無人機(jī)攜帶移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)稱為移動(dòng)點(diǎn)，態(tài)動(dòng)控制中心利用靜態(tài)北斗/gps定位設(shè)備位置信息與動(dòng)態(tài)北斗/gps定位裝置實(shí)測(cè)信息對(duì)無人機(jī)的位置進(jìn)行精確定位，即通過固定點(diǎn)位置信息計(jì)算出移動(dòng)點(diǎn)空間位置（x1、y1、h1），對(duì)上述方案的做如下說明，無人機(jī)與基點(diǎn)的距離是可以通過微波或是其它設(shè)備進(jìn)行測(cè)量的，并可利用無人機(jī)與基點(diǎn)的距離通過計(jì)算對(duì)無人機(jī)進(jìn)行位置的效正；

移動(dòng)點(diǎn)垂直下方水面數(shù)據(jù)采集，利用無人機(jī)攜帶移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)上的超聲波測(cè)量裝置測(cè)量移動(dòng)點(diǎn)與水面的垂直距離，假設(shè)移動(dòng)點(diǎn)與水面的垂直距離為h2；

計(jì)算移動(dòng)點(diǎn)空間位置絕對(duì)標(biāo)高（無人機(jī)的絕對(duì)標(biāo)高h(yuǎn)1）減去移動(dòng)點(diǎn)與水面的垂直距離h2得到水位絕對(duì)標(biāo)高h(yuǎn)3,即生成無人機(jī)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的水面數(shù)據(jù)（x1、y1、h3）。

工作時(shí)，基點(diǎn)可以沿河岸二側(cè)每隔一段距離進(jìn)行布設(shè)多個(gè)，無人機(jī)攜帶移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)移動(dòng)時(shí)，不斷的與基點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，從而完成河面水位高度的測(cè)量。