【摘要】：水庫(kù)是我國(guó)水利工程體系的重要組成部分,具有防洪、灌溉、航運(yùn)等功能。水庫(kù)的蓄水量稱為庫(kù)容量,即水庫(kù)蓄水位以下的容積,簡(jiǎn)稱庫(kù)容。水庫(kù)庫(kù)容的監(jiān)測(cè)工作是保證庫(kù)區(qū)安全、災(zāi)害預(yù)警、防洪防汛的重要環(huán)節(jié),同時(shí)也能夠反映出水底泥沙淤積量的變化,是航道疏浚和航行安全的重要保障。由于水庫(kù)的面積較大、環(huán)境復(fù)雜,所以傳統(tǒng)的測(cè)量方法具有實(shí)施難度大、效率低、覆蓋率低等問(wèn)題;目前常見(jiàn)的庫(kù)容計(jì)算方法如斷面法、等高線法等不僅具有較多的限制條件,計(jì)算的準(zhǔn)確率也仍有較大的提升空間。針對(duì)以往方法的不足,基于實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的小型無(wú)人船,本文研究了水庫(kù)庫(kù)容的無(wú)人船自動(dòng)巡航測(cè)算方法。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)有:1.研究了學(xué)者Delaunay提出的三角剖分法(也稱為Delaunay三角剖分法)并針對(duì)水庫(kù)庫(kù)容測(cè)算領(lǐng)域的特點(diǎn)提出了改進(jìn)方法:基于最小內(nèi)角方差的三角網(wǎng)剖分法,解決了Delaunay三角剖分法“臨界跳變”的問(wèn)題;并提出了“周長(zhǎng)-水深比”法用于去除非水域區(qū)域的三角網(wǎng)格,減少庫(kù)容計(jì)算的誤差。2.針對(duì)初探數(shù)據(jù)覆蓋率小、采樣點(diǎn)分布不均勻等問(wèn)題,提出了三角網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)估與補(bǔ)測(cè)點(diǎn)生成算法,對(duì)使用初探數(shù)據(jù)所構(gòu)建的三角網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估,計(jì)算出地形復(fù)雜或采樣點(diǎn)不足的區(qū)域,有針對(duì)性地增加補(bǔ)測(cè)點(diǎn),經(jīng)濟(jì)、高效地提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的完備度及庫(kù)容測(cè)算的準(zhǔn)確率。3.提出了能耗均衡的多無(wú)人船自動(dòng)巡航路徑規(guī)劃算法,使用聚類算法將大規(guī)模的補(bǔ)測(cè)點(diǎn)集劃分為多個(gè)小規(guī)模的點(diǎn)簇,成倍地降低了最短巡航路徑的搜索時(shí)間,并且提出了點(diǎn)簇間的調(diào)整算法以達(dá)到多無(wú)人船能耗均衡的設(shè)計(jì)目的。4.使用來(lái)自美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的公開(kāi)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文方法較傳統(tǒng)庫(kù)容計(jì)算方法的優(yōu)越性,驗(yàn)證了三角網(wǎng)質(zhì)量評(píng)估算法的可行性及有效性,同時(shí)也測(cè)試了能耗均衡的多無(wú)人船路徑規(guī)劃算法的路徑搜索性能。使用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的無(wú)人船進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn),測(cè)試無(wú)人船探測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際工作中的可行性并探索需要改進(jìn)的問(wèn)題。
【圖文】：

測(cè)量工作帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。針對(duì)這些問(wèn)題，本章容計(jì)算方法中的關(guān)鍵技術(shù)。統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是目前地球表面絕大部分地區(qū)提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精系統(tǒng)主要由三部分組成：衛(wèi)星空間部分、地面分由 31 顆繞地運(yùn)行的人造衛(wèi)星組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài)[30]；用戶接收機(jī)部分主顯示當(dāng)前的位置信息。GPS 不僅具有覆蓋率收模塊的成本低、體積小且節(jié)省能耗，十分適

由式（2-2）可知，需要求解的未知量為 GPS 接收器的坐標(biāo) x，y，z 以及 ，所位過(guò)程至少需要 4 顆衛(wèi)星的定位信息才能求解出正確的位置坐標(biāo)（x，y，，z）。.2 地理坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換地理坐標(biāo)系使用經(jīng)緯度表示地球上點(diǎn)的位置，雖然通過(guò) GPS可以直接獲取當(dāng)度信息，但是計(jì)算水庫(kù)庫(kù)容必須計(jì)算出采樣點(diǎn)之間的直線距離，所以需要將地中的經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為平面投影坐標(biāo)系下的 x、y 坐標(biāo)。由于地球的大地基準(zhǔn)面近似可以看作一個(gè)橢球體，如果直接將橢球體表面的曲二維平面上，難免會(huì)產(chǎn)生許多割裂的縫隙。所以需要使用投影算法通過(guò)“拉伸縮”的方式將曲面上的點(diǎn)映射到二維的投影坐標(biāo)系中。但是將曲面映射到二維免會(huì)產(chǎn)生變形，所以根據(jù)變形的不同投影算法可分為：等角投影、等距投影及。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV697;U664.82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662034