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龙图腾网获悉水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院申请的专利一种旋翼无人机的高精度水深测量方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115056981B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210619172.1，技术领域涉及：B64U10/10；该发明授权一种旋翼无人机的高精度水深测量方法是由古鹏飞;廖爱民;刘宏伟;吴永祥;王文种;田雪莹;刘涛;姜曦;王越设计研发完成，并于2022-06-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种旋翼无人机的高精度水深测量方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种旋翼无人机的高精度水深测量方法，属于无人机、水文和测绘领域，包括无人机快拆支架、定位装置、动力装置和测深装置。定位装置包括机载GNSS、激光定位器、雷达测距传感器、正射相机和数据采集器；动力装置包括远程遥控设备、电源降压设备、小型电机、绞线盘和牵引绳；测深装置包括微型声呐和具有WIFI接收功能的显示器。基于正射影像的测深数据校正和精确定位方法，该方法利用正射相机观测的微型声呐位置数据、雷达测距传感器观测的无人机至水面距离与机载GNSS观测的无人机位置和姿态数据，实现了测深数据的校正和精确定位。该方法为水文测验人员、野外科研人员安全、机动和准确地获取具有地理位置信息的测深数据。

本发明授权一种旋翼无人机的高精度水深测量方法在权利要求书中公布了：1.一种旋翼无人机的高精度水深测量方法，其特征在于：旋翼无人机的高精度水深测量装置包括无人机快拆支架、定位装置、动力装置、测深装置和无人机遥控器26，无人机快拆支架包括快拆装置2、第一块顶板4、第二块顶板6、第三块顶板7、减震球8和支架板9；定位装置包括机载GNSS10、激光定位器17、雷达测距传感器18和正射相机20、数据采集器22；动力装置包括电源降压装置21、绞线盘12、牵引绳13、紧急制动开关14、紧急制动开关触发器15、小型电机19、动力装置遥控信号接收装置11和动力装置升降停操控杆23；测深装置包括微型声呐16和具有WIFI接收功能的显示器27； 第一块顶板4+和第二块顶板6固定连接，第一块顶板4与快拆装置2固定连接，第三块顶板7采用减震球8与第二块顶板6连接；采用支架板9将机载GNSS10、激光定位器17、雷达测距传感器18、正射相机20、数据采集器22、电源降压装置21、绞线盘12、牵引绳13、紧急制动开关14、紧急制动开关出发器15、小型电机14和动力装置遥控信号接收装置11固定，并与第三块顶板7连接；机载GNSS10固定于激光定位器17正上方；激光定位器17固定于支架板9的底板9-1，紧靠正射相机20；雷达测距传感器18、正射相机20固定于底板9-1；绞线盘12与小型电机19转轴连接；牵引绳13一端固定于绞线盘12，另一端固定于微型声呐16；紧急制动开关14固定于底板9-1；紧急制动开关出发器15固定于牵引绳13末端；牵引绳13一端固定于绞线盘12，另一端固定于微型声呐16；动力装置升降停操控杆23、正射相机拍照按钮24、无人机遥控器屏幕25集成于无人机遥控器26； 旋翼无人机的高精度水深测量的方法步骤如下： 步骤一，遥控器26向无人机1发送指令，无人机悬停于待测点正上方，操控遥控器26声呐升降停操控杆23，使微型声呐16降落至水面； 步骤二，打开具有WIFI接收功能的显示器27，连接微型声呐发射的WIFI，待WIFI连接成功，具有WIFI接收功能的显示器27会显示水深观测数据； 步骤三，数据采集，待测深数据稳定后记录10s，并在此过程中，通过遥控器26向正射相机20发送拍照指令，记录微型声呐16与激光定位器17发射激光点的相对位置；随后操控遥控器26声呐升降停操控杆23，回收微型声呐16至无人机； 步骤四，数据下载，数据采集器22下载机载GNSS10和雷达测距传感器18数据，包括时间、经度、纬度、高度、航向角、旁向角、滚转角、无人机至水面的距离数据；正射相机20照片下载；下载微型声呐16的原始观测数据，包括经度、纬度、水深和时间；数据采集器22下载的数据与微型声呐16的原始观测数据，可通过时间进行关联，实现同步观测； 步骤五，微型声呐16的精确定位，基于图像识别的精确定位法；利用正射相机20观测的微型声呐16位置信息、雷达测距传感器18观测的无人机至水面距离Hz数据与机载GNSS10观测的无人机位置数据和姿态数据，采用几何学理论进行定位，包括Hz校正和微型声呐16精确定位，具体步骤如下： 1Hz校正 受无人机飞行姿态影响，雷达测距传感器18观测的无人机至水面距离Hz并非是严格意义上的垂直距离，需进一步校正；Hz是本方法公式推导的唯一变量相机参数是固定值，式1-5和1-6，是推导后续公式的基础，直接影响观测精度；根据几何学理论，推导无人机至水面的距离校正公式，具体如下： 式中：μ为滚转角，θ为俯仰角，由机载GNSS观测，度； 设OD＝x，则 由OB2+OD2＝AC2-OA2得： 式1-4即为Hz校正公式； 2微型声呐16精确定位 将高精度的无人机位置信息厘米级通过图像识别方法精确定位微型声呐16；推导微型声呐16的精确定位公式，具体如下： ①确定正射照片视野 式中：PL表示正射照片的视野长度，m；Pw表示正射照片的视野宽度，mm；VL表示正射相机的长边尺寸，mm；Vw表示正射相机的短边尺寸，mm；f相机镜头的焦距，mm；Hz为校正后的无人机至水面的距离，m； ②确定微型声呐与激光定位点相对位置 α＝τ+ω1-10 式中：PLi和Pwi分别表示大圆点与小圆点在正射照片水平方向和垂直方向的长度，m；NL和Nw分别表示正射照片在长边和短边的像元数，个；NLi和Nwi分别表示大圆点与小圆点，在正射照片水平方向和垂直方向的像元数，个；ω为航向角，由机载GNSS观测，度；α为牵引绳在水面投影与正北方向的夹角，度；τ为牵引绳水面投影线与正射照片短边方向的夹角，度； ③确定微型声呐校正距离 Lx＝R×sinα1-12 Ly＝R×cosα1-13 式中：R为牵引绳在水面的投影距离，m；Lx和Ly分别表示微型声呐交无人机位置在北坐标和东坐标的修正距离； ④确定微型声呐精确的位置信息 N声＝N无-Ly1-14 E声＝E无-Lx1-15 式中：N声和E声分别表示为微型声呐的北坐标和东坐标，m；N无和E无分别表示为无人机的北坐标和东坐标，m； 步骤六，微型声呐16观测数据修正，受水流冲击影响，微型声呐16的观测水深往往较实际水深大，需要进一步修正；在平静水面微型声呐观测水深即为实际水深，无需校正；根据时间同步，选择拍摄照片同一时间的水深进行校正，推导修正公式得： 式中：β为牵引绳与水面的夹角，度；H实为修正后的观测水深，m。

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