本實用新型涉及勘測船航行領域，尤其涉及一種基于GPS導航的勘測船。
背景技術：
我國現有水庫和河流淤積嚴重，水庫和河流的庫底勘測顯得越發緊迫，因此研制開發出水下地形測量系統，對航道淤泥挖掘和水資源生態保護有著非比尋常的意義。現有測量方法大多基于人工測量，費時、費力。目前，長江上已經研制并陸續建設了航標遙測遙控、水位遙測、無線視頻監控等多種與數字航道建設相關的系統。這些系統的建設對提高航道維護效率，保障船舶安全航行等發揮了巨大作用，但在航道水深實時采集研究上，目前還是個空白。
航道水深的數據的采集還是依靠航道工作船或者測量船完成，其主要的工作方式是在測量船上裝水深傳感器、GPS模塊、計算機等設備，通過這些設備進行數據采集，然后人工出圖。
另外，由于采用上述方法，需要的工作人員多，測量成本高、效率低，水深更新率較慢，如何快速獲取水深數據、降低采集成本，是目前水深測量中亟需解決的問題。進入21世紀以后，隨著自動化產業的發展，傳統的水深測量作業中人工操作過程越來越少，更多的自動數據采集裝備進入到公眾視野，人們更愿意利用已有的設備搭建出符合自己要求的測繪工具，實現經濟化測量。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的計算問題是提供一種基于GPS導航的勘測船，通過在船上增設微控制單元、GPS模塊等硬件構架，為勘測船的自動航行提供硬件基礎；當在本裝置構架中增加相應控制方法后，即可實現勘測船的自主航行和水深的自動測量。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：
一種基于GPS導航的勘測船，推進器、舵機、微控制單元、無線串口和PC端上位機依次相連；所述微控制單元還分別連接有GPS模塊、陀螺儀模塊和角度位移傳感器；
所述微控制單元用于對各種傳感器測得的數據進行處理和對整個勘測船體的控制；所述GPS模塊用于實時獲取當前勘測船的位置信息；所述陀螺儀模塊用于檢測當前勘測船的傾角和航向角信息；所述角度位移傳感器用于確定推進器的當前偏角。
進一步的，所述微控制單元還分別連接有顯示屏、以及對勘測船實施遠程控制的遙控器。
進一步的，所述微控制單元還連接有用于測得勘測船當前位置水深的水深傳感器。
進一步的，微控制單元、模/數轉換單元和電源分壓依次相連。
進一步的，所述微控制單元采用STM32F103單片機，GPS模塊采用NMEA0183通用協議的BT-708接收器模塊，陀螺儀模塊采用君悅智控公司生產的內置卡爾曼濾波的JY-901模塊，角度位移傳感器采用Model 22HP-10，無線串口是E32-TTL-100，舵機采用可轉動360°的PDI-6221MG型號舵機，推進器是48V蓄電池供電的航凱ET1000電動船外機。
進一步的，所述顯示屏是一塊7寸的串口屏，所述遙控器采用富斯FSi6的四螺旋飛行器遙控。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
通過在船上增設微控制單元、GPS模塊等硬件構架，為勘測船的自動航行提供硬件基礎，當在本裝置構架中增加相應控制方法后，實現勘測船的自主航行和水深的自動測量；并且能夠把測得的水深數據實時傳給PC端的上位機進行保存；根據所測數據，上位機能夠自動繪制出當前水域的水下地形圖。
相比于傳統的人工測量和手繪出圖，這種測量方案大大提高了工作效率。加入了陀螺儀模塊能夠對勘測船的當前傾角(包括前后傾角和左右傾角)進行實時檢測，用于補償因勘測船不平穩造成的誤差，使所測水深數據更加精確。本實用新型勘測船的動力系統采用蓄電池供電的電動船，與燃油的勘測船相比較更節能環保。本實用新型便于拆裝、造價低、自動化程度高，將會在以后的水深測量中得到廣泛應用，具有良好的市場前景。
附圖說明
圖1是本實用新型一種基于GPS導航的勘測船結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1為本實用新型基于GPS導航的勘測船的結構示意圖，其由控制電路、PC端上位機、舵機以及推進器等構成。
控制電路的核心微控制單元MCU用于對各種傳感器測得的數據進行處理和整個船體的控制；GPS模塊可以實時獲取當前勘測船的位置(經緯度)信息；陀螺儀模塊可以檢測當前勘測船的傾角(包括前后傾角和左右傾角)和航向角信息；角度位移傳感器模塊可以確定推進器的當前偏角，水深傳感器可以測得當前位置的水深。PC端的上位機能夠預先導入當前水域的衛星地圖，用戶可以在上位機的軟件地圖上標定勘測水域，上位機將自動確定出勘測船的航線，并定時發送航線的GPS信息給勘測船，實現勘測船的自動水深測量。
傳感器數據通過無線串口傳給上位機并顯示在操作界面上，并且上位機能夠根據GPS信息和當前位置水深繪制出這片水域的水下地形圖；舵機的轉動也由MCU控制，從而帶動推進器的螺旋槳左右旋轉，實現勘測船的拐彎功能。
顯示屏安裝在勘測船上，用于顯示各種信息，如果船上載有工作人員，也可以對當前系統的工作狀態有一個直觀的了解。遙控器可以對勘測船實施遠程控制，目的是意外發生時可以緊急制動和操控。
本實用新型裝置的微控制單元采用ST意法半導體的CortexTM-M3內核的STM32F103單片機，它有最高72MHz工作頻率，64K或128K字節的閃存程序存儲器，完全可以滿足控制要求。GPS模塊采用NMEA0183通用協議的BT-708接收器模塊，陀螺儀模塊采用君悅智控公司生產的內置卡爾曼濾波的JY-901模塊，角度位移傳感器采用Model 22HP-10，無線串口模塊是E32-TTL-100，顯示屏是一塊7寸的串口屏，遙控器采用富斯FSi6的四螺旋飛行器遙控。舵機采用的是可以轉動360°的PDI-6221MG型號舵機，推進器則是48V蓄電池供電的航凱ET1000電動船外機。
PC端上位機具有實時顯示、與控制器實時通信、自動繪制水下地形圖等功能。進一步的，本實用新型具有如下特性：
1、自動化；在本實用新型硬件基礎上，增設相關控制方法后，基于GPS導航，實現了勘測船的自主航行與水深的自主測量，并且能夠把所測數據傳給PC端上位機自動出圖，完全是一系列自動化過程，無需過多的人工參與。
2、高效性；自動化程度高，相比于過去的人工定位測量，工作效率提高數倍，因此具有測量效率高的特點。
3、準確性；采用了內部集成了姿態解算器，配合動態卡爾曼濾波算法的陀螺儀模塊，能夠準確的測出當前勘測船的前后傾角和左右傾角，實時對測得水深數據進行校正，減小由于勘測船不穩定造成的測量誤差。
4、友好性；無論是PC端的上位機界面還是船載的顯示屏界面，屏幕上都會實時顯示當前勘測船的各種信息，包括當前勘測船的GPS、船的傾角與航向角、當前位置水深、溫度、供電電壓等系統工作信息，力求給用戶一個更好的使用體驗。