河流、湖泊应用领域最关键的内容是水深测量及水质监测，二者对于航道开发具有重要意义。研究出一种完全自主、灵活性好、成本低、精度高的航道测量手段对内陆河道的测绘作业有很强的实践意义。本文设计了一种无人船自动测量系统，系统以工业控制计算机为主体，载有GPS导航模块、超声波避障模块、水深测量模块、数字电台等设备，具有采集GPS定位数据、自动导航、自主避障、实时显示航迹信息、测量船状态参数显示及数据存储等功能，可以广泛应用在内陆航道及水库的水深水质测量工程中。首先，本文介绍了全球定位系统(GPS)的基本原理及坐标系统。GPS接收机接收的数据属于WGS-84坐标系，测量结果的输出值必须指定为所测点的坐标系统，因此首先建立了WGS-84坐标系转到平面坐标系的计算模型，并用C语言编程实现精确变换，为下一步控制算法的研究打下基础。其次，本系统一个研究重点是实现测量船自主导航。PID控制曾广泛应用于工业场合，主要适用于有精确数学模型的线性系统，但由于水流速度、风速等客观因素影响，单独PID控制不足以使船按精确的航迹形势。人工势场算法最早用于机器人路径规划，能够实现自主避障、寻找最优路径等功能。本文中采用人工势场法与PID相结合的方法，对人工势场函数进行改进，不仅使得无人测量船以最短路径寻找预定航向，躲避特殊位置的障碍，完全实现自主性；而且进一步突破路径规划的限制，实现航道测量作业中最关键的航迹保持。测量船导航控制系统中的关键是舵机控制。舵机是导航算法的执行机构，直接影响导航的精度。本系统中采用蓄电池单独给舵机供电，经由斩波电路驱动伺服电机，改变舵机运动为链条直线运动，并用红外脉冲计数来定位舵机位置，实现了舵机快速、精准控制。再次，开发人性化、便捷的操作界面是本系统又一个重点研究内容。地理信息系统具有电子地图显示、地图的放大缩小及漫游、动态显示实时等功能。本系统在VC6.0平台下对地理信息系统进行二次开发，开发了测量船上位机操作界面，界面可分屏显示船体运行轨迹与各传感器参数以及控制电台数据的接收与发送，完全实现测量船无人操作下的自主作业。最后，对设计的无人船系统进行了实地测量实验，成功完成自主航行、自动避障、数据采集等任务。由此说明，此无人船测量系统满足内陆航道测绘要求，具有精度高、灵活性好、完全自主等功能，可广泛应用于航道测绘工程中。