AT526803B1

AT526803B1 - Measuring unit for a measuring boat for scanning the bottom of a body of water

Info

Publication number: AT526803B1
Application number: ATA50993/2022A
Authority: AT
Original assignee: Ocean Maps GmbH
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2024-08-15
Also published as: AT526803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messeinheit (20) für ein Messboot (1) zum Abtasten eines Untergrunds (2) eines Gewässers (3). Die Messeinheit (20) umfasst einen Messgerätekörper (11) mit einem Sonar (14) zum Abtasten des Untergrunds (2) und einen Ortssensor zum Bestimmen des Ortes der Messeinheit (20). Das Sonar (14) ist bezüglich des Ortssensors unterhalb des Ortssensors angeordnet, sodass der Ortssensor bei Benutzung über einer Wasserlinie (9) und das Sonar (14) unterhalb der Wasserlinie (9) angeordnet werden können. Das Sonar (14) ist ein Fächersonar, das den Untergrund (2) entlang einer Linie abtastet. Die Messeinheit (20) zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest zwei in Horizontalrichtung beabstandet voneinander angeordnete Ortssensoren zum Messen der Drehung der Messeinheit (20) um eine vertikale Achse (19) der Messeinheit (20) vorgesehen sind.The invention relates to a measuring unit (20) for a measuring boat (1) for scanning a subsurface (2) of a body of water (3). The measuring unit (20) comprises a measuring device body (11) with a sonar (14) for scanning the subsurface (2) and a location sensor for determining the location of the measuring unit (20). The sonar (14) is arranged below the location sensor with respect to the location sensor, so that the location sensor can be arranged above a waterline (9) and the sonar (14) can be arranged below the waterline (9) when in use. The sonar (14) is a fan sonar that scans the subsurface (2) along a line. The measuring unit (20) is characterized in that at least two location sensors arranged at a distance from one another in the horizontal direction are provided for measuring the rotation of the measuring unit (20) about a vertical axis (19) of the measuring unit (20).

Description

MESSEINHEIT FÜR EIN MESSBOOT ZUM ABTASTEN EINES UNTERGRUNDS EINES GEWASSERS MEASURING UNIT FOR A MEASURING BOAT FOR SCANNING THE BOTTOM OF A BODY OF WATER

[0001] Die Erfindung betrifft eine Messeinheit für ein Messboot, insbesondere einen Katamaran, zum Abtasten eines Untergrundes eines Gewässers. [0001] The invention relates to a measuring unit for a measuring boat, in particular a catamaran, for scanning the bottom of a body of water.

[0002] Derartige Vermessungsvorrichtungen weisen für gewöhnlich einen Multi-Beam-Ultraschallsensor und eine Positionierungseinrichtung auf. Der Ultraschallsensor ist zum Abtasten eines Untergrundes im Wasser ausgebildet. Die Positionierungseinrichtung dient zum Detektieren der Position der Vermessungsvorrichtung. Die Positionierungseinrichtung kann beispielsweise eine satellitengestützte Positionierungseinrichtung, wie zum Beispiel ein GPS-Gerät sein. [0002] Such surveying devices usually have a multi-beam ultrasonic sensor and a positioning device. The ultrasonic sensor is designed to scan a subsurface in water. The positioning device serves to detect the position of the surveying device. The positioning device can be, for example, a satellite-based positioning device, such as a GPS device.

[0003] Mit dieser Kombination aus einem Ultraschallsensor und einer Positionierungseinrichtung kann der Untergrund eines Gewässers abgetastet werden, um eine entsprechende Karte des Untergrunds zu erzeugen. Eine solche Vermessung des Untergrunds eines Gewässers fällt unter den Begriff der Topographie. Der Ultraschallsensor ist normalerweise so angeordnet, dass er sich im Wasser befindet, und die Positionierungseinrichtung befindet sich über der Wasseroberfläche im Trocknen. Daher wird der Ultraschallsensor häufig am Rand oder der Unterseite eines Bootes angebracht und die Positionierungseinrichtung an einer an sich beliebigen Stelle auf dem Boot. Es sind sogenannte IMU (Inertial Motion Units) bekannt, mit denen anhand der mittels der Positionierungseinrichtung gemessenen Position die tatsächliche Position und Ausrichtung des Sensors berechnet werden kann. [0003] With this combination of an ultrasonic sensor and a positioning device, the bottom of a body of water can be scanned in order to generate a corresponding map of the bottom. Such a survey of the bottom of a body of water falls under the term topography. The ultrasonic sensor is normally arranged so that it is in the water and the positioning device is located dry above the water surface. Therefore, the ultrasonic sensor is often attached to the edge or underside of a boat and the positioning device is attached to any desired location on the boat. So-called IMUs (Inertial Motion Units) are known, with which the actual position and orientation of the sensor can be calculated based on the position measured by the positioning device.

[0004] So betrifft die KR 2020 0106598 A ein Wasserfahrzeug, insbesondere einen Katamaran, zur Vermessung der Unterwassertopographie in flachen Gewässern, insbesondere in Gewässern mit einer Tiefe von etwa 1 m. Hierfür weist das Wasserfahrzeug eine Echoloteinrichtung zur Messung der Tiefe mit einer Unterwasserkamera auf. Mittels der Unterwasserkamera sollen Kollisionen vermieden werden. Weiterhin ist am Wasserfahrzeug eine GPS-Einrichtung vorgesehen, um die Position des Wasserfahrzeugs zu ermitteln und es zu steuern. [0004] KR 2020 0106598 A relates to a watercraft, in particular a catamaran, for measuring the underwater topography in shallow waters, in particular in waters with a depth of about 1 m. For this purpose, the watercraft has an echo sounder device for measuring the depth with an underwater camera. The underwater camera is intended to prevent collisions. Furthermore, a GPS device is provided on the watercraft to determine the position of the watercraft and to control it.

[0005] Aus der JP 2010 030 340 A geht ein Boot zur Vermessung der Tiefe eines Gewässers hervor, um Informationen zur Topographie des Gewässeruntergrunds und Sedimenten am Untergrund zu erhalten. Das Boot weist hierfür eine Einrichtung zur Ultraschallmessung und ein GPS-Positionsmessgerät auf. [0005] JP 2010 030 340 A discloses a boat for measuring the depth of a body of water in order to obtain information on the topography of the bottom of the water and sediments on the bottom. For this purpose, the boat has a device for ultrasonic measurement and a GPS position measuring device.

[0006] Die CN 211 969 684 U zeigt ein Unterwasservermessungsschiff, wobei das Schiff einen mit dem Schiffsrumpf lösbar verbundenen Messstab aufweist. Der Messstab weist an einem oberen Ende eine GPS-Positionierungseinrichtung und an einem unteren Ende eine Detektionssonde zur Detektion von Ultraschallwellen auf. [0006] CN 211 969 684 U shows an underwater survey vessel, wherein the vessel has a measuring rod detachably connected to the vessel's hull. The measuring rod has a GPS positioning device at an upper end and a detection probe for detecting ultrasonic waves at a lower end.

[0007] In der JP HO9 133 759 A wird eine stabförmige Vorrichtung zur Vermessung des Meeresbodens beschrieben, wobei die Vorrichtung einen GPS-Transponder und eine Echoloteinrichtung aufweist. Die Vorrichtung ist zur seitlichen Anbringung an einem Boot vorgesehen und ist so angebracht, dass Bewegungen des Bootes ausgeglichen werden und sie sich immer in einer vertikalen Position befindet. [0007] JP HO9 133 759 A describes a rod-shaped device for surveying the seabed, the device having a GPS transponder and an echo sounder. The device is intended for attachment to the side of a boat and is mounted in such a way that movements of the boat are compensated and it is always in a vertical position.

[0008] Die US 2019 331 778 A1 betrifft ein Schiff zur Unterwasser-Sonarbildgebung. Hierfür umfasst das Schiff mehrere Sonareinrichtungen im Bereich der Backbord- und Steuerbordseite des Schiffes, um gleichzeitig mehrere Bereiche seitlich und unterhalb des Schiffes mittels Sonar abtasten zu können. [0008] US 2019 331 778 A1 relates to a ship for underwater sonar imaging. For this purpose, the ship comprises several sonar devices in the area of the port and starboard sides of the ship in order to be able to simultaneously scan several areas to the side and below the ship using sonar.

[0009] Aus der KR 101 033 111 B geht ein akustisches Mehrstrahl-Echolot zur Messung der Meerestiefe hervor, das am Rumpf eines Schiffes angebracht ist. Das Mehrstrahl-Echolot ist so ausgebildet, dass es gut geschützt vor äußeren Einflüssen ist. [0009] KR 101 033 111 B describes an acoustic multi-beam echo sounder for measuring sea depth, which is attached to the hull of a ship. The multi-beam echo sounder is designed in such a way that it is well protected from external influences.

[0010] Die KR 101 704 663 B zeigt eine Vorrichtung zur Vermessung der Unterwassertopographie. Die Vorrichtung umfasst unter anderem eine Echolotvorrichtung. Es werden mehrere Ver-[0010] KR 101 704 663 B shows a device for measuring underwater topography. The device includes, among other things, an echo sounder. Several

messungen herangezogen, um ein Bild der Unterwassertopographie zu verbessern. measurements to improve a picture of the underwater topography.

[0011] In der US 2016 061 951 A1 wird ein Sonarsystem für ein Wasserfahrzeug beschrieben. Das Sonarsystem umfasst unter anderem ein Anzeigegerät, wobei mittels dem Anzeigegerät direkt eine Karte der Unterwasserumgebung um das Wasserfahrzeug herum angezeigt werden kann. [0011] US 2016 061 951 A1 describes a sonar system for a watercraft. The sonar system includes, among other things, a display device, whereby a map of the underwater environment around the watercraft can be directly displayed by means of the display device.

[0012] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messeinheit für ein Messboot zum Abtasten eines Untergrunds eines Gewässers bereitzustellen, mit dem der Untergrund sehr präzise abgetastet werden kann. [0012] The present invention is based on the object of providing a measuring unit for a measuring boat for scanning the bottom of a body of water, with which the bottom can be scanned very precisely.

[0013] Eine oder mehrere der Aufgaben werden durch eine Messeinheit für ein Messboot zum Abtasten eines Untergrunds eines Gewässers gelöst, wie es im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Messeinheit für ein Messboot zum Abtasten eines Untergrunds eines Gewässers sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben. [0013] One or more of the objects are achieved by a measuring unit for a measuring boat for scanning the bottom of a body of water, as defined in independent claim 1. Advantageous embodiments of the measuring unit for a measuring boat for scanning the bottom of a body of water are specified in the dependent subclaims.

[0014] Erfindungsgemäß ist eine Messeinheit für ein Messboot zum Abtasten eines Untergrunds eines Gewässers vorgesehen. Die Messeinheit umfasst einen Messgerätekörper mit einem Sonar zum Abtasten des Untergrunds und einen Ortssensor zum Bestimmen des Ortes der Messeinheit. Das Sonar ist bezüglich des Ortssensors unterhalb des Ortssensors angeordnet, sodass der Ortssensor bei Benutzung über einer Wasserlinie und das Sonar unterhalb der Wasserlinie angeordnet werden können. [0014] According to the invention, a measuring unit is provided for a measuring boat for scanning the bottom of a body of water. The measuring unit comprises a measuring device body with a sonar for scanning the bottom and a location sensor for determining the location of the measuring unit. The sonar is arranged below the location sensor with respect to the location sensor, so that the location sensor can be arranged above a waterline and the sonar below the waterline when in use.

[0015] Das Sonar ist ein Fächersonar, das den Untergrund entlang einer Linie abtastet. Die Messeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest zwei in Horizontalrichtung beabstandet voneinander angeordnete Ortssensoren zum Messen der Drehung der Messeinheit um eine vertikale Achse der Messeinheit vorgesehen sind. [0015] The sonar is a fan sonar that scans the subsoil along a line. The measuring unit is characterized in that at least two location sensors arranged at a distance from one another in the horizontal direction are provided for measuring the rotation of the measuring unit about a vertical axis of the measuring unit.

[0016] Mit den zwei Ortssensoren, die in Horizontalrichtung voneinander beabstandet sind, kann sehr präzise die Drehung der Messeinheit um die vertikale Achse erfasst werden. Wie es unten stehend näher ausgeführt wird, liegt die größte Fehlerquelle beim Abtasten des Untergrundes mittels eines Fächersonars in der Drehung der Messeinheit um die vertikale Achse und nicht in der Neigung der Messeinheit um eine Längsachse bzw. eine Querachse. Dies haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt. Durch eine Erfassung der Drehung der Messeinheit um die vertikale Achse und eine starre bzw. kompakte Bauweise des Messgerätkörpers der Messeinheit, an dem die Ortssensoren und das Sonar angeordnet sind, kann die mit den Ortssensoren erfasste Drehung der Messeinheit sehr präzise auf die entsprechende Drehung des Sonars übertragen werden. Hierdurch können die mit dem Sonar erfassten Daten, die in der Regel Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder sind, sehr präzise ausgewertet und zusammengesetzt werden. Hierbei ist der Fehler, den eine Abtastzeile der Sonars unter einem vorbestimmten Winkel bei einer Drehung der Messeinheit um die vertikale Achse erfährt, größer je weiter man sich vom Lotpunkt unter dem Sonar entlang der Abtastzeile nach außen bewegt. [0016] The two location sensors, which are spaced apart from each other in the horizontal direction, can be used to very precisely detect the rotation of the measuring unit around the vertical axis. As will be explained in more detail below, the greatest source of error when scanning the subsurface using a fan sonar is the rotation of the measuring unit around the vertical axis and not the inclination of the measuring unit around a longitudinal axis or a transverse axis. The inventors of the present invention have recognized this. By detecting the rotation of the measuring unit around the vertical axis and a rigid or compact design of the measuring device body of the measuring unit, on which the location sensors and the sonar are arranged, the rotation of the measuring unit detected by the location sensors can be transferred very precisely to the corresponding rotation of the sonar. This means that the data recorded by the sonar, which is usually line information or line images, can be evaluated and compiled very precisely. The error that a scanning line of the sonar experiences at a predetermined angle when the measuring unit is rotated around the vertical axis is larger the further one moves outwards along the scanning line from the plumb point under the sonar.

[0017] Durch ein zeilenförmiges Abtasten des Untergrunds wird pro Zeiteinheit ein klar definierter Bereich des Untergrunds abgetastet. Dies ermöglicht es später einfacher, durch eine Zusammenfügen der einzelnen Zeilen, ein Gesamtbild der Untergrunds zu erhalten. [0017] By scanning the ground line by line, a clearly defined area of the ground is scanned per unit of time. This makes it easier to obtain an overall picture of the ground later by combining the individual lines.

[0018] Vorzugsweise ist die Messeinheit an einem Messboot angeordnet. Eine Drehung der Messeinheit um die vertikale Achse resultiert aus einer Drehung des Messbootes um diese Achse. Eine solche Drehung wird auch als Gieren bezeichnet und kommt häufig durch ungewollte Bewegungen des Messbootes auf unruhigem Wasser zustande. [0018] Preferably, the measuring unit is arranged on a measuring boat. A rotation of the measuring unit about the vertical axis results from a rotation of the measuring boat about this axis. Such a rotation is also referred to as yaw and is often caused by unwanted movements of the measuring boat on rough water.

[0019] Das Sonar kann einen integrierten Bewegungssensor aufweisen, mit dem die Orientierung des Sonars entlang der drei Raumrichtungen erfasst wird. Dies umfasst neben dem Gieren auch eine Neigung des Messbootes bzw. des Sonars um eine Längsachse (Rollen) und eine Neigung um eine Querachse (Stampfen). Ein solcher in dem Sonar integrierter Bewegungssensor unterliegt immer einem gewissen Drift, sodass das Gieren auf Dauer unzureichend zur Auswertung der Sonardaten erfasst wird. Mit den zwei an der Messeinheit angeordneten Ortssensoren kann diese Ungenauigkeit ausgeglichen werden und das Gieren und auch optional eine Drehung um eine Achse, die senkrecht zur Linie verläuft, die sich durch die beiden Ortssensoren erstreckt, [0019] The sonar can have an integrated motion sensor with which the orientation of the sonar is recorded along the three spatial directions. In addition to yaw, this also includes an inclination of the measuring boat or the sonar around a longitudinal axis (rolling) and an inclination around a transverse axis (pitching). Such a motion sensor integrated in the sonar is always subject to a certain amount of drift, so that in the long term the yaw is not recorded sufficiently for the evaluation of the sonar data. This inaccuracy can be compensated with the two location sensors arranged on the measuring unit and the yaw and optionally also a rotation around an axis that is perpendicular to the line that extends through the two location sensors.

präzise bestimmt werden. be determined precisely.

[0020] Grundsätzlich ist jedoch kein Bewegungssensor am Sonar notwendig, denn mit den beiden Ortssensoren kann das Gieren und ein Stampfen zuverlässig erfasst werden, wenn die beiden Ortssensoren in Längsrichtung des Bootes voneinander beabstandet sind. Ein Rollen des Bootes bzw. des Sonars, wodurch das Sonar um eine Längsachse des Bootes geschwenkt wird, kann auch bei der nachträglichen Auswertung kompensiert werden, wenn die Abtastrichtung des Fächersonars etwa quer zur Längsrichtung des Bootes ausgerichtet ist. Dies wird unten stehend näher erläutert. [0020] In principle, however, no motion sensor is necessary on the sonar, because the two location sensors can reliably detect yaw and pitching if the two location sensors are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the boat. Rolling of the boat or the sonar, which causes the sonar to swivel around a longitudinal axis of the boat, can also be compensated for in the subsequent evaluation if the scanning direction of the fan sonar is aligned approximately transversely to the longitudinal direction of the boat. This is explained in more detail below.

[0021] Ein Messboot, an dem die erfindungsgemäße Messeinheit angeordnet ist, kann im Vergleich zu herkömmlichen Messbooten relativ klein ausgebildet sein, wodurch es bei Wellen stärkeren Schwankungen als größere Boote unterliegen kann. Dies ist grundsätzlich nachteilig für das Abtasten des Untergrundes mit einem Sonar. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass, obwohl lediglich ein kleines Boot verwendet wird, das starken Schwankungen unterliegt, der Untergrund präziser als mit herkömmlichen Messbooten erfasst werden kann, da aufgrund der präzisen und eindeutigen Zuordnung der Ortsdaten, eine sehr präzise Korrektur beim Zusammensetzen der mit dem Sonar erfassten Daten des Untergrundes möglich ist. [0021] A measuring boat on which the measuring unit according to the invention is arranged can be relatively small compared to conventional measuring boats, which means that it can be subject to greater fluctuations in waves than larger boats. This is fundamentally disadvantageous for scanning the subsurface with a sonar. However, it has been shown in practice that, although only a small boat is used that is subject to strong fluctuations, the subsurface can be recorded more precisely than with conventional measuring boats, since due to the precise and unambiguous assignment of the location data, a very precise correction is possible when assembling the subsurface data recorded with the sonar.

[0022] Es handelt sich bei der Messeinheit um eine unabhängige Einheit, die an unterschiedlichen Messbooten oder auch anderen Plattformen befestigt werden kann und unabhängig von diesen transportiert werden kann. So kann die Messeinheit mechanisch an die jeweilige Plattform angekoppelt bzw. von dieser entkoppelt werden und ist elektronisch und informationstechnisch unabhängig davon. [0022] The measuring unit is an independent unit that can be attached to different measuring boats or other platforms and can be transported independently of them. The measuring unit can be mechanically coupled to or decoupled from the respective platform and is electronically and informationally independent of it.

[0023] Das Fächersonar kann ein Multi-Beam-Sonar sein, das mit mehreren Strahlen an Ultraschallwellen arbeitet. So kann gleichzeitig eine größere Fläche des Untergrunds abgetastet werden. Das Sonar kann je nach Tiefe eine Abtastfrequenz von 1 bis 60 Hz aufweisen. Eine Abtastzeile des Sonars ist vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Messbootes ausgerichtet. [0023] The fan sonar can be a multi-beam sonar that works with several beams of ultrasonic waves. This allows a larger area of the subsurface to be scanned simultaneously. Depending on the depth, the sonar can have a scanning frequency of 1 to 60 Hz. A scanning line of the sonar is preferably aligned essentially transversely to the longitudinal direction of the measuring boat.

[0024] Die Ortssensoren dienen dazu die Position und die Fahrtrichtung des Messbootes zu bestimmen. Die Sensoren können beispielsweise satellitengestützte Sensoren, wie zum Beispiel GPS-Geräte, oder sonstige Sensoren, wie beispielsweise sonstige Funksignale empfangende und auswertende Sensoren, sein. [0024] The location sensors are used to determine the position and direction of travel of the measuring boat. The sensors can be, for example, satellite-based sensors, such as GPS devices, or other sensors, such as other sensors that receive and evaluate radio signals.

[0025] Die Ortssensoren können auch als passive oder aktive Reflektoren (Prismen) an der Messeinheit ausgebildet sein, die die Positionsermittlung mittels externen Messsystemen (z.B. Polarortungssysteme) ermöglichen. Diese Ortssensoren können somit mittels einer Winkel/Strecken-Messung von einer am Land angeordneten Basisstation abgetastet werden. [0025] The location sensors can also be designed as passive or active reflectors (prisms) on the measuring unit, which enable position determination using external measuring systems (e.g. polar positioning systems). These location sensors can thus be scanned by means of an angle/distance measurement from a base station located on land.

[0026] Das Sonar sowie auch die Ortssensoren sind am selben Messgerätekörper befestigt. Der Messgerätekörper ist kompakt und starr ausgebildet. So sind das Sonar und die Sensoren in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet und die kompakte und starre Ausgestaltung des Messgerätekörpers bewirkt einen starren örtlichen Bezug des Sonars zu den Sensoren. Hierdurch lassen sich die Positionsdaten, die von den Ortssensoren erfasst werden, unmittelbar auf die Position des Sonars übertragen und somit sehr exakt mit den Daten vom Sonar in Bezug setzen, wodurch die Genauigkeit der Vermessung des Untergrunds erhöht wird. [0026] The sonar and the location sensors are attached to the same measuring device body. The measuring device body is compact and rigid. The sonar and the sensors are arranged in close proximity to one another and the compact and rigid design of the measuring device body creates a rigid spatial relationship between the sonar and the sensors. This allows the position data recorded by the location sensors to be transferred directly to the position of the sonar and thus to be related very precisely to the data from the sonar, thereby increasing the accuracy of the measurement of the subsoil.

[0027] Mittels der Daten vom Sonar und den Informationen zur Position und Fahrtrichtung des Messbootes lässt sich ein Höhenprofil des Untergrunds erstellen. Die Daten vom Sonar und von den Sensoren können einerseits erst einmal nur als Rohdaten auf einem Speichermedium an Bord des Messbootes gespeichert werden und später ausgelesen und verarbeitet werden. Andererseits können die Daten direkt an Bord automatisch verarbeitet werden. So müssen später nur die Ergebnisse ausgelesen werde. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die aufgenommen Daten in Echtzeit mittels drahtloser Datenkommunikation vom Messboot an eine Basisstation versendet werden, um dort entweder gespeichert oder direkt verarbeitet zu werden. Eine Kombination dieser Möglichkeiten ist ebenfalls möglich. [0027] Using the data from the sonar and the information on the position and direction of travel of the measuring boat, a height profile of the subsoil can be created. The data from the sonar and the sensors can first be saved as raw data on a storage medium on board the measuring boat and then read out and processed later. The data can also be processed automatically directly on board. This means that only the results need to be read out later. Another option is for the recorded data to be sent in real time from the measuring boat to a base station using wireless data communication, where it can either be saved or processed directly. A combination of these options is also possible.

[0028] Bei durchgeführten Messungen der Erfinder hat sich gezeigt, dass sich durch die Anord[0028] Measurements carried out by the inventors have shown that the arrangement

nung des Sonars sowie der Sensoren am selben kompakten und starren Messgerätekörper die Ungenauigkeit der Messung von beispielsweise 5 cm auf 2 cm reduzieren lässt. Dies entspricht einer Verbesserung der Messgenauigkeit von 60%. By combining the sonar and the sensors on the same compact and rigid measuring device body, the inaccuracy of the measurement can be reduced from, for example, 5 cm to 2 cm. This corresponds to an improvement in the measurement accuracy of 60%.

[0029] Das Sonar kann von dem bzw. den Ortssensoren nicht mehr als 1 m und insbesondere nicht mehr als 80 cm beabstandet sein. [0029] The sonar may not be located more than 1 m and in particular not more than 80 cm from the location sensor(s).

[0030] Die Messeinheit ist vorzugsweise in einer Längsrichtung nicht größer als 2 m, insbesondere nicht größer als 1,5 m und vorzugsweise nicht größer als 1,2 m und vor allem nicht größer als 1 m ist und/oder ist in einer Querrichtung nicht größer als 1 m, insbesondere nicht größer als 0,8 m und vorzugsweise nicht größer als 0,6 m und vor allem nicht größer als 0,5 m. [0030] The measuring unit is preferably not larger than 2 m in a longitudinal direction, in particular not larger than 1.5 m and preferably not larger than 1.2 m and above all not larger than 1 m and/or is not larger than 1 m in a transverse direction, in particular not larger than 0.8 m and preferably not larger than 0.6 m and above all not larger than 0.5 m.

[0031] Mit der Starrheit des Messgerätekörpers ist gemeint, dass der Messgerätekörper eine hohe Torsionsfestigkeit, sowie eine hohe Toleranz gegenüber Durchbiegungen, Verwindungen und Verwölbungen aufweist. [0031] The rigidity of the measuring device body means that the measuring device body has a high torsional strength as well as a high tolerance to deflections, twists and warping.

[0032] Ein beliebiger Punkt des Messgerätekörpers kann bei einem auf diesen Punkt wirkenden Drehmoment von 600 Nm bzw. von 1000 Nm bzw. von 1500 Nm eine maximale Durchbiegung von maximal 0,1° bezüglich einer Verbindungslinie zu einem weiteren beliebigen Punkt des Messgerätekörpers erfahren. [0032] Any point on the measuring device body can experience a maximum deflection of 0.1° with respect to a connecting line to any other point on the measuring device body when a torque of 600 Nm, 1000 Nm or 1500 Nm is applied to that point.

[0033] Der Messgerätekörper kann aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere aus CarbonFaserverbundmaterial, ausgebildet sein. [0033] The measuring device body can be made of a fiber composite material, in particular of carbon fiber composite material.

[0034] Ist der Messgerätekörper aus Carbon-Faserverbundmaterial ausgebildet, dann sind zum einen die Anforderungen an eine hohe Starrheit des Messgerätekörpers erfüllt. Außerdem weist Carbon-Faserverbundmaterial eine geringe Temperaturabhängigkeit auf, wodurch es sich bei Temperaturänderungen wenig ausdehnt bzw. zusammenzieht. Hierdurch bleibt der Messgerätekörper in seiner Form und Ausdehnung relativ konstant, sodass der Abstand vom Sonar zu den Sensoren ebenfalls konstant bleibt. Dies sorgt für präzise Messergebnisse. [0034] If the measuring device body is made of carbon fiber composite material, then the requirements for a high degree of rigidity of the measuring device body are met. In addition, carbon fiber composite material has a low temperature dependency, which means that it expands or contracts little when the temperature changes. This means that the measuring device body remains relatively constant in its shape and expansion, so that the distance from the sonar to the sensors also remains constant. This ensures precise measurement results.

[0035] Es kann vorgesehen sein, dass neben dem Messgerätekörper der gesamte Bootskörper des Messbootes aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere aus Carbon-Faserverbundmaterial, ausgebildet sind. So ist das Messboot in seiner Gesamtheit leicht und trotzdem stabil ausgebildet. [0035] It can be provided that, in addition to the measuring device body, the entire hull of the measuring boat is made of a fiber composite material, in particular of a carbon fiber composite material. The measuring boat as a whole is thus light and yet stable.

[0036] Der Messgerätekörper kann einen sich etwa in Horizontalrichtung erstreckenden Träger aufweisen, an dem ein sich nach unten erstreckendes Schwert befestigt ist, an dessen unterem Ende das Sonar angeordnet ist. [0036] The measuring device body can have a support extending approximately horizontally to which a downwardly extending sword is attached, at the lower end of which the sonar is arranged.

[0037] Weist der Messgerätekörper einen sich etwa in Horizontalrichtung erstreckenden Träger auf, dann kann der Messgerätekörper mittels dem Träger durch eine Fixierung an zwei Punkten stabil am Messboot angebracht werden. Durch ein sich nach unten erstreckendes Schwert, das am Träger befestigt ist und an dessen unterem Ende das Sonar angeordnet ist, wird sichergestellt, dass sich das Sonar unter der Wasserlinie befindet. Eine Längsachse des Trägers kann in Längsrichtung des Messbootes oder in Querrichtung des Messbootes ausgerichtet sein. [0037] If the measuring device body has a support that extends approximately horizontally, the measuring device body can be securely attached to the measuring boat by means of the support by fixing it at two points. A downwardly extending sword that is attached to the support and at the lower end of which the sonar is arranged ensures that the sonar is below the waterline. A longitudinal axis of the support can be aligned in the longitudinal direction of the measuring boat or in the transverse direction of the measuring boat.

[0038] Das Schwert ist parallel zur Fahrtrichtung des Messbootes angeordnet und trägt neben dem Niederhalten des Sonars zu einer Verminderung des Abdriftens des Bootes bei bzw. setzt es den Abdrift in Vortrieb um. [0038] The sword is arranged parallel to the direction of travel of the measuring boat and, in addition to holding down the sonar, helps to reduce the drift of the boat or converts the drift into propulsion.

[0039] Am Träger kann das Schwert lösbar befestigt sein. Das Schwert und der Träger können Zentrierelemente aufweisen, sodass eine exakte Positionierung des Schwerts am Träger sichergestellt ist. [0039] The sword can be detachably attached to the carrier. The sword and the carrier can have centering elements so that an exact positioning of the sword on the carrier is ensured.

[0040] Die Zentrierelemente sind so ausgebildet, dass die Austauschbarkeit des Schwertes so präzise erfolgen kann, dass die Systemkalibrierung bzw. die Abstimmung von Sonar zu den Ortssensoren exakt beibehalten bleibt, wenn das Schwert 13 vom Träger 12 getrennt und mit diesem wieder verbunden wird. Die Messeinheit kann somit ausgetauscht werden, ohne dass eine neue Kalibrierung notwendig ist. [0040] The centering elements are designed in such a way that the sword can be replaced with such precision that the system calibration or the coordination of sonar to the location sensors is maintained exactly when the sword 13 is separated from the carrier 12 and reconnected to it. The measuring unit can thus be replaced without a new calibration being necessary.

[0041] An den Enden des Trägers kann jeweils eine Antenne eines der beiden Ortssensoren [0041] At each end of the carrier, an antenna of one of the two location sensors

angeordnet sein. be arranged.

[0042] Die Antennen der Ortssensoren sind vorzugsweise 0,5 bzw. vorzugsweise 0,8 m bzw. vorzugsweise 1,1 m bzw. vorzugsweise 1,4 m bzw. vorzugsweise 1,7 m bzw. vorzugsweise 2 m voneinander beabstandet. [0042] The antennas of the location sensors are preferably spaced apart by 0.5 or preferably 0.8 m or preferably 1.1 m or preferably 1.4 m or preferably 1.7 m or preferably 2 m.

[0043] Sind die Antennen der beiden Ortssensoren jeweils an einem der Enden des horizontalen Trägers angeordnet, resultiert dies darin, dass sie beabstandet zueinander angeordnet sind und die Position der Messeinheit nicht in einem Punkt, sondern in zwei Punkten bzw. entlang einer Linie bestimmt wird. Die Linie wird durch den Träger ausgebildet. So kann einerseits die Position der Messeinheit durch eine Mittelwertbildung der zwei gemessenen Positionen und unter Berücksichtigung des Abstands der beiden Ortssensoren zueinander bestimmt werden. Die Positionsbestimmung auf Basis von Satellitennavigationsdaten ist absolut gesehen nicht sehr genau. Die relative Position der Messeinheit zwischen zwei Messungen oder nach definierten Zeitpunkten hingegen kann sehr genau bestimmt werden. [0043] If the antennas of the two location sensors are each arranged at one of the ends of the horizontal support, this results in them being arranged at a distance from one another and the position of the measuring unit being determined not at one point but at two points or along a line. The line is formed by the support. On the one hand, the position of the measuring unit can be determined by averaging the two measured positions and taking into account the distance between the two location sensors. Position determination based on satellite navigation data is not very accurate in absolute terms. The relative position of the measuring unit between two measurements or after defined points in time, on the other hand, can be determined very precisely.

[0044] Andererseits erhält man durch die zwei Messpunkte eine zusätzliche Information über die Orientierung der Messeinheit und vor allen Dingen des Sonars. Es kann eine Bewegung der Messeinheit bzw. des Sonars um die vertikale Achse der Messeinheit erkannt werden. Zudem kann eine Drehung der Messeinheit um die eine der beiden Achsen, die senkrecht zum Träger verläuft, bestimmt werden. [0044] On the other hand, the two measuring points provide additional information about the orientation of the measuring unit and, above all, the sonar. A movement of the measuring unit or the sonar around the vertical axis of the measuring unit can be detected. In addition, a rotation of the measuring unit around one of the two axes that runs perpendicular to the carrier can be determined.

[0045] Die Drehung der Messeinheit bzw. des Sonars um die vertikale Achse und die eine weitere Achse, die senkrecht zum Träger verläuft, kann aus folgenden Gründen sehr präzise erfasst werden: [0045] The rotation of the measuring unit or sonar around the vertical axis and the other axis that is perpendicular to the carrier can be measured very precisely for the following reasons:

1. Das Messen zweier Positionen an der Messeinheit, die voneinander beabstandet sind, ergibt eine präzise Messung der Drehung des Trägers. 1. Measuring two positions on the measuring unit that are spaced apart from each other gives a precise measurement of the rotation of the carrier.

2, Die starre und sehr kompakte Ausgestaltung des Messgerätekörpers, der den Träger und das Schwert mit dem daran angeordneten Sonar umfasst, bewirkt, dass es keine oder kaum Verwindungen des Schwerts gegenüber dem Träger gibt und die Drehung des Sonars sehr präzise aus der Drehung des Trägers bestimmt werden kann. 2, The rigid and very compact design of the measuring device body, which comprises the carrier and the sword with the sonar arranged on it, means that there is little or no twisting of the sword relative to the carrier and the rotation of the sonar can be determined very precisely from the rotation of the carrier.

[0046] Durch das Erfassen der Drehung um die vertikale Achse kann bestimmt werden, wie weit eine Abtastzeile des Sonars gedreht wurde, und bei der Auswertung der Messdaten berücksichtigt werden. [0046] By detecting the rotation around the vertical axis, it is possible to determine how far a scanning line of the sonar has been rotated and to take this into account when evaluating the measurement data.

[0047] Durch das Erfassen der Drehung um die senkrecht zum Träger stehende Achse kann hingegen bestimmt werden, wie weit eine Abtastzeile des Sonars bezüglich des Untergrunds verschoben wurde, und ebenfalls bei der Auswertung der Messdaten berücksichtigt werden. [0047] By detecting the rotation around the axis perpendicular to the carrier, however, it is possible to determine how far a scanning line of the sonar has been shifted with respect to the subsurface and can also be taken into account when evaluating the measurement data.

[0048] Die Bewegung um die dritte Achse, die parallel zum Träger verläuft und dadurch nicht erfasst werden kann, entspricht vorzugsweise der Längsrichtung der Abtastzeile des Sonars, das den Untergrund zeilenförmig abtastet. Dadurch wird bei einem Schwanken der Messeinheit um diese dritte Achse die Abtastzeile des Sonars lediglich ein Stück in Längsrichtung der Abtastzeile verschoben, wobei der gleiche Bereich des Untergrundes in Längsrichtung der Abtastzeile ein Stück versetzt abgetastet wird. Dieser Versatz in Längsrichtung der Abtastzeile kann beim Zusammensetzen der einzelnen mit dem Sonar erfassten Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder bei der Auswertung einfach korrigiert werden, indem die Profile der einzelnen Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder zueinander ausgerichtet werden (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping). [0048] The movement around the third axis, which runs parallel to the carrier and therefore cannot be detected, preferably corresponds to the longitudinal direction of the scanning line of the sonar, which scans the subsoil in lines. As a result, if the measuring unit fluctuates around this third axis, the scanning line of the sonar is only shifted a little in the longitudinal direction of the scanning line, with the same area of the subsoil being scanned a little offset in the longitudinal direction of the scanning line. This offset in the longitudinal direction of the scanning line can be easily corrected when assembling the individual line information or line images recorded with the sonar during evaluation by aligning the profiles of the individual line information or line images with each other (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping).

[0049] Das Messboot kann ein Katamaran mit zwei Schwimmkörpern sein, die mit zumindest zwei Querstreben miteinander verbunden sind, und der Messgerätekörper an den Querstreben [0049] The measuring boat may be a catamaran with two floating bodies connected to each other by at least two crossbars, and the measuring device body may be attached to the crossbars

befestigt ist. Bei dem Messboot kann es sich aber grundsätzlich um ein Boot mit einer beliebigen Rumpf- bzw. Bauform handeln. The measuring boat can, however, basically be a boat with any hull or design.

[0050] Ein Katamaran ist aufgrund der zwei seitlich angeordneten Schwimmkörpern, die mittels der Querstreben miteinander verbunden sind, ein Zweirumpfboot. Dies sorgt dafür, dass ein Katamaran einen geringeren Tiefgang hat und in der Folge einen geringeren Wasserwiderstand aufweist. Hierdurch ist er schneller. Durch die beabstandeten Schwimmkö6rper zeichnen sich Ka-[0050] A catamaran is a two-hulled boat due to the two floating bodies arranged at the sides, which are connected to each other by means of cross struts. This ensures that a catamaran has a lower draft and consequently a lower water resistance. This makes it faster. The spaced-apart floating bodies make catamarans

tamarane weiterhin dadurch aus, dass sie stabil auf dem Wasser liegen. Tamarane is also characterized by its stable position on the water.

[0051] Im Falle des Katamarans umfasst der Bootskörper neben einem zentralen Grundkörper auch die Schwimmkörper und die Querstreben. Ist der Katamaran aus Carbon-Faserverbundmaterial ausgebildet, dann ist er in seiner Gesamtheit leicht und trotzdem stabil ausgebildet und kann noch schneller über das Wasser gleiten. [0051] In the case of a catamaran, the hull includes a central base, the floats and the cross struts. If the catamaran is made of carbon fiber composite material, then it is light in its entirety but still stable and can glide even faster over the water.

[0052] Das Messboot kann ein unbemanntes Boot sein, das eine maximale Länge von 2 m aufweist. [0052] The measuring boat may be an unmanned boat having a maximum length of 2 m.

[0053] Das Messboot weist vorzugsweise eine Länge von zumindest 1 m bzw. zumindest 1,25 m bzw. zumindest 1,5 m und/oder eine Länge von höchstens 2 m bzw. höchstens 1,75 m bzw. höchstens 1,5 m auf. [0053] The measuring boat preferably has a length of at least 1 m or at least 1.25 m or at least 1.5 m and/or a length of at most 2 m or at most 1.75 m or at most 1.5 m.

[0054] Ein unbemanntes Boot bietet den Vorteil, dass es sehr viel kleiner und kompakter ausgebildet sein kann, als ein Boot auf dem noch eine Person Platz finden muss. Es muss nur genügend Platz für die Messinstrumente vorhanden sein und die Größe des Bootes kann einzig auf die Dimension der Messinstrumente, die man verwendet, abgestimmt sein. [0054] An unmanned boat offers the advantage that it can be designed much smaller and more compact than a boat that still has to accommodate a person. There just has to be enough space for the measuring instruments and the size of the boat can only be tailored to the dimensions of the measuring instruments that are used.

[0055] Das Boot kann dauerhaft von einer Person oder nur per Computer ferngesteuert wird. So ist es möglich, dass sich das Boot vollständig autonom bewegt und das zu vermessende Gewässer vermisst. Die Position des Bootes wird über die Ortssensoren bestimmt. Eine Karte des zu vermessenden Gewässers kann beispielsweise über Satellitenbilder bereitgestellt werden. [0055] The boat can be permanently controlled by a person or only remotely via computer. This makes it possible for the boat to move completely autonomously and measure the body of water to be surveyed. The position of the boat is determined using the location sensors. A map of the body of water to be surveyed can be provided using satellite images, for example.

[0056] Am Messgerätekörper kann ein Beschleunigungssensor bzw. ein Inertialsensor angeordnet ist. [0056] An acceleration sensor or an inertial sensor can be arranged on the measuring device body.

[0057] Der Beschleunigungssensor bzw. Inertialsensor ist vorzugsweise am Messgerätekörper und unterhalb der Wasserlinie benachbart zum Sonar angeordnet. [0057] The acceleration sensor or inertial sensor is preferably arranged on the measuring device body and below the waterline adjacent to the sonar.

[0058] Ist am Messgerätekörper zusätzlich ein Beschleunigungssensor bzw. ein Inertialsensor angeordnet, kann neben der Position auch die Geschwindigkeit des Bootes und die Beschleunigung, die das Boot erfährt, erfasst werden. [0058] If an acceleration sensor or an inertial sensor is additionally arranged on the measuring device body, the speed of the boat and the acceleration experienced by the boat can be recorded in addition to the position.

[0059] Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abtasten des Untergrunds eines Gewässers mit einer vorstehend erläuterten Messeinheit an einem Messboot vorgesehen. Hierbei wird das Messboot an der Wasseroberfläche verfahren, wobei mit dem Sonar der Untergrund abgetastet wird und gleichzeitig mittels der Ortssensoren die Position und Richtung des Messbootes erfasst werden, sodass die Position des Sonars bestimmt wird, womit die mit dem Sonar erfassten Daten des Untergrundes zusammengefügt werden können. [0059] Furthermore, a method according to the invention is provided for scanning the bottom of a body of water with a measuring unit as explained above on a measuring boat. In this case, the measuring boat is moved along the water surface, the bottom is scanned with the sonar and at the same time the position and direction of the measuring boat are recorded using the location sensors, so that the position of the sonar is determined, whereby the data of the bottom recorded with the sonar can be combined.

[0060] Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung und dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ersichtlich, das in den beigefügten Figuren dargestellt ist. Diese zeigen in: [0060] Further objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the description and the exemplary embodiment shown in the accompanying figures. These show in:

[0061] Figur 1 eine schematische Darstellung eines Messbootes in einer Ansicht von vorne, und in [0061] Figure 1 is a schematic representation of a measuring boat in a view from the front, and in

[0062] Figur 2 eine schematische Darstellung eines Trägers des Messbootes aus Figur 1 in einer seitlichen Ansicht. [0062] Figure 2 is a schematic representation of a carrier of the measuring boat from Figure 1 in a side view.

[0063] Im Folgenden wird eine Messeinheit 20 für ein Messboot 1 zum Abtasten eines Untergrunds 2 eines Gewässers 3 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher beschrieben (Fig. 1 und 2). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Messeinheit 20 an einem Messboot 1 angeordnet, wobei das Messboot 1 ein unbemannter Katamaran ist. [0063] In the following, a measuring unit 20 for a measuring boat 1 for scanning a subsurface 2 of a body of water 3 according to an embodiment of the invention is described in more detail (Figs. 1 and 2). In the present embodiment, the measuring unit 20 is arranged on a measuring boat 1, wherein the measuring boat 1 is an unmanned catamaran.

[0064] Das Messboot 1 weist eine Länge von zumindest 1 m bzw. zumindest 1,25 m bzw. zumindest 1,5 m und/oder eine Länge von höchstens 2 m bzw. höchstens 1,75 m bzw. höchstens 1,5 m auf. [0064] The measuring boat 1 has a length of at least 1 m or at least 1.25 m or at least 1.5 m and/or a length of at most 2 m or at most 1.75 m or at most 1.5 m.

[0065] Das Messboot 1 umfasst einen im Wesentlichen langgestreckten Mittelkörper 4, der in Längsrichtung des Messbootes 1 ausgerichtet ist, mit einer Längsachse 5 und einer Querachse 6. Der Mittelkörper 4 ist aerodynamisch geformt, sodass er einen möglichst geringen Luftwider-[0065] The measuring boat 1 comprises a substantially elongated central body 4, which is aligned in the longitudinal direction of the measuring boat 1, with a longitudinal axis 5 and a transverse axis 6. The central body 4 is aerodynamically shaped so that it has the lowest possible air resistance.

stand aufweist. Eine Ebene, in der die Längsachse 5 und die Querachse 6 liegen wird im Folgenden als Bootebene bezeichnet und ist die Ebene, die bei ruhigem Wasser horizontal und damit parallel zur Wasseroberfläche verläuft. A plane in which the longitudinal axis 5 and the transverse axis 6 lie is referred to below as the boat plane and is the plane which, in calm water, runs horizontally and thus parallel to the water surface.

[0066] Der Mittelkörper 4 weist an seiner unteren, dem Gewässer 3 zugeneigten, Seite zwei parallel zur Querachse 6 des Mittelkörpers 4 verlaufende Querstreben 7 auf. Die Querstreben 7 sind in Längsrichtung des Messbootes 1 beabstandet zueinander angeordnet, wobei eine der Querstreben 7 in einem in etwa vorderen Bereich des Mittelkörpers 4 und die andere Querstrebe 7 in einem in etwa hinteren Bereich des Mittelkörpers 4 angeordnet ist. Die Querstreben 7 sind fest mit dem Mittelkörper 4 verbunden. [0066] The central body 4 has on its lower side, which is inclined towards the body of water 3, two cross struts 7 running parallel to the transverse axis 6 of the central body 4. The cross struts 7 are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the measuring boat 1, with one of the cross struts 7 being arranged in an approximately front region of the central body 4 and the other cross strut 7 being arranged in an approximately rear region of the central body 4. The cross struts 7 are firmly connected to the central body 4.

[0067] An den Enden der Querstreben 7 ist zu beiden Seiten des Mittekörpers 4 jeweils ein langgestreckter Schwimmkörper 8 angeordnet, wie es bei einem Katamaran üblich ist. Die Schwimmkörper 8 sind jeweils fest mit beiden Querstreben 7 verbunden und so angeordnet, dass sie sich bei einer glatten Wasseroberfläche etwas oberhalb der Wasseroberfläche befinden. Die Längsachsen der Schwimmkörper 8 sind parallel zur Längsachse 5 des Mittelkörpers 4 ausgerichtet. Die Schwimmkörper 8 sind der Teil des Messbootes 1, der mit dem Wasser in Kontakt steht, und weisen eine Wasserlinie 9 auf, bis zu der sie sich bei regulärem Betrieb im Wasser befinden. Die Schwimmkörper 8 sind hydrodynamisch geformt, sodass sie einen möglichst geringen Wasserwiderstand aufweisen. [0067] At the ends of the cross struts 7, on both sides of the central body 4, an elongated floating body 8 is arranged, as is usual on a catamaran. The floating bodies 8 are each firmly connected to both cross struts 7 and arranged so that they are located slightly above the water surface when the water surface is smooth. The longitudinal axes of the floating bodies 8 are aligned parallel to the longitudinal axis 5 of the central body 4. The floating bodies 8 are the part of the measuring boat 1 that is in contact with the water and have a waterline 9 up to which they are in the water during normal operation. The floating bodies 8 are hydrodynamically shaped so that they have as little water resistance as possible.

[0068] Der Mittelkörper 4, die Querstreben 7 und die Schwimmkörper 8 bilden zusammen einen Bootskörper 10 aus. [0068] The central body 4, the cross struts 7 and the floating bodies 8 together form a boat hull 10.

[0069] An den Querstreben 7 und zu einer Seite des Mittelkörpers 4 und etwas beabstandet zu diesem ist ein Messgerätekörper 11 am Messboot 1 angeordnet. Hierfür weist der Messgerätekörper 11 einen sich in Horizontalrichtung erstreckenden Träger 12 auf, wobei der Träger 12 mit zumindest einer der Querstreben 7 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Träger 12 und zumindest einer der Querstreben 7 kann Toleranzen bezüglich der Beweglichkeit des Trägers 12 an der Querstrebe 7 aufweisen. Der Träger 12 ist lösbar mit der zumindest einen Querstrebe 7 verbunden. [0069] A measuring device body 11 is arranged on the measuring boat 1 on the cross struts 7 and on one side of the central body 4 and at a slight distance from it. For this purpose, the measuring device body 11 has a carrier 12 extending in the horizontal direction, wherein the carrier 12 is connected to at least one of the cross struts 7. The connection between the carrier 12 and at least one of the cross struts 7 can have tolerances with regard to the mobility of the carrier 12 on the cross strut 7. The carrier 12 is detachably connected to the at least one cross strut 7.

[0070] An dem Träger 12 ist ein sich nach unten erstreckendes Schwert 13 befestigt. An einem unteren Ende des Schwerts 13 ist ein Sonar 14 angeordnet. Die Länge des Schwerts 13 ist so bemessen dass sich das Sonar 14 im normalen Betrieb dauerhaft unterhalb der Wasserlinie 9 befindet. Das Sonar 14 ist zum Aussenden und Detektieren von Ultraschallwellen 15 ausgebildet, um den Untergrund 2 abzutasten. Das Sonar 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Fächersonar, das zum zeilenförmigen Abtasten des Untergrunds 2 ausgebildet ist, wobei eine entsprechende Abtastzeile quer zur Längsachse 5 des Messbootes 1 ausgerichtet ist. Das Sonar 14 kann dabei mit seiner Abtastrichtung in Richtung zum Untergrund 2 senkrecht zur Bootebene oder unter einem vorbestimmten Winkel relativ zur Senkrechten zur Bootebene ausgerichtet sein. [0070] A downwardly extending sword 13 is attached to the carrier 12. A sonar 14 is arranged at a lower end of the sword 13. The length of the sword 13 is such that the sonar 14 is permanently below the waterline 9 during normal operation. The sonar 14 is designed to emit and detect ultrasonic waves 15 in order to scan the subsoil 2. In the present embodiment, the sonar 14 is a fan sonar that is designed to scan the subsoil 2 in lines, with a corresponding scanning line being aligned transversely to the longitudinal axis 5 of the measuring boat 1. The sonar 14 can be aligned with its scanning direction in the direction of the subsoil 2 perpendicular to the boat plane or at a predetermined angle relative to the perpendicular to the boat plane.

[0071] Der Messgerätekörper 11 ist starr ausgebildet. Mit Starrheit ist gemeint, dass der Messgerätekörper 11 eine hohe Torsionsfestigkeit, sowie eine hohe Toleranz gegenüber Durchbiegungen, Verwindungen und Verwölbungen aufweist. [0071] The measuring device body 11 is designed to be rigid. Rigidity means that the measuring device body 11 has a high torsional strength and a high tolerance to deflections, twists and warping.

[0072] Ein beliebiger Punkt des Messgerätekörpers 11 kann bei einem auf diesen Punkt wirkenden Drehmoment von 600 Nm bzw. von 1000 Nm bzw. von 1500 Nm eine maximale Durchbiegung von maximal 0,1° bezüglich einer Verbindungslinie zu einem weiteren beliebigen Punkt des Messgerätekörpers 11 erfahren. [0072] Any point of the measuring device body 11 can experience a maximum deflection of 0.1° with respect to a connecting line to any other point of the measuring device body 11 when a torque of 600 Nm or 1000 Nm or 1500 Nm is applied to this point.

[0073] Der Bootskörper 10 und der Messgerätekörper 11 sind vorzugsweise aus Carbon-Faserverbundmaterial ausgebildet. So sind sie stabil und gleichzeitig leicht. [0073] The boat body 10 and the measuring device body 11 are preferably made of carbon fiber composite material. This makes them stable and at the same time light.

[0074] Direkt angrenzend an das Sonar 14 ist ein Bewegungssensor 21 am Sonar 14 angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Bewegungssensor 21 und dem Sonar 14 ist fest und starr. Der Bewegungssensor 21 kann auch in das Sonar 14 integriert sein. Mit dem Bewegungssensor 21 kann die Orientierung des Sonars 14 entlang der drei Raumrichtungen erfasst werden. Dies umfasst eine Drehung des Messbootes 1 und des Sonars 14 um eine vertikale Achse 19 (Gieren), eine Neigung des Messbootes 1 um seine Längsachse 5 (Rollen) und eine Neigung des Mess-[0074] A motion sensor 21 is arranged on the sonar 14 directly adjacent to the sonar 14. The connection between the motion sensor 21 and the sonar 14 is fixed and rigid. The motion sensor 21 can also be integrated into the sonar 14. The motion sensor 21 can be used to detect the orientation of the sonar 14 along the three spatial directions. This includes a rotation of the measuring boat 1 and the sonar 14 about a vertical axis 19 (yaw), an inclination of the measuring boat 1 about its longitudinal axis 5 (roll) and an inclination of the measuring

bootes 1 um sein Querachse 6 (Stampfen). boates 1 around its transverse axis 6 (pounding).

[0075] Grundsätzlich kann das Gieren, das Stampfen und das Rollen des Messbootes 1 mithilfe des Bewegungssensors 21 am Sonar 14 erfasst werden. Ein solcher im Sonar 14 integrierter Bewegungssensor 21 unterliegt jedoch immer einem gewissen Drift, sodass insbesondere das Gieren auf Dauer unzureichend zur Auswertung der Sonardaten erfasst wird. So ist der Drehwinkel des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 die größte Fehlerquelle bei der Vermessung des Untergrunds 2. Die vom Bewegungssensor 21 am Sonar 14 erfassten Daten werden mit zunehmender Dauer der Messung und der Fahrt des Messbootes 1 auf dem Wasser mit einem immer größer werdenden Fehler behaftet. [0075] In principle, the yaw, pitch and roll of the measuring boat 1 can be recorded using the motion sensor 21 on the sonar 14. However, such a motion sensor 21 integrated in the sonar 14 is always subject to a certain amount of drift, so that in the long term the yaw in particular is not recorded sufficiently for the evaluation of the sonar data. The angle of rotation of the measuring boat 1 about the vertical axis 19 is the greatest source of error when measuring the subsoil 2. The data recorded by the motion sensor 21 on the sonar 14 are subject to an ever-increasing error as the duration of the measurement and the travel of the measuring boat 1 on the water increases.

[0076] Der Messgerätekörper 11 weist zwei Ortssensoren auf. Die Ortssensoren umfassen jeweils eine Antenne 17. Je eine der Antennen 17 ist an einem der Enden des Trägers 12 in einer dafür vorgesehenen Antennenkammer 16 angeordnet. Die Antennenkammern 16 umschließen die Antennen 17, sodass diese vor äußeren Einflüssen geschützt sind und nicht mit Wasser in Kontakt geraten, auch wenn das Messboot 1 bis zum Träger 12 ins Wasser eintauchen sollte. Die Antennen 17 dienen zum Empfangen von Daten zur Positionsbestimmung des Messbootes 1. Dies können beispielsweise GPS-Daten oder Daten anderer Satellitennavigationssysteme 0der anderer Funknavigationssysteme, insbesondere Richtfunknavigationssysteme, sein. Anstelle der zwei Ortssensoren mit jeweils einer Antenne 17, kann auch ein Ortssensor mit zwei Antennen 17 vorgesehen sein, die an den Enden des Trägers 12 in den Antennenkammern 16 angeordnet sind. [0076] The measuring device body 11 has two location sensors. The location sensors each comprise an antenna 17. One of the antennas 17 is arranged at each end of the carrier 12 in an antenna chamber 16 provided for this purpose. The antenna chambers 16 enclose the antennas 17 so that they are protected from external influences and do not come into contact with water, even if the measuring boat 1 should be submerged in the water up to the carrier 12. The antennas 17 are used to receive data for determining the position of the measuring boat 1. This can be, for example, GPS data or data from other satellite navigation systems or other radio navigation systems, in particular point-to-point radio navigation systems. Instead of the two location sensors, each with one antenna 17, a location sensor with two antennas 17 can also be provided, which are arranged at the ends of the carrier 12 in the antenna chambers 16.

[0077] Die Antennen 17 der Ortssensoren sind vorzugsweise 0,5 bzw. vorzugsweise 0,8 m bzw. vorzugsweise 1,1 m bzw. vorzugsweise 1,4 m bzw. vorzugsweise 1,7 m bzw. vorzugsweise 2 m voneinander entfernt. [0077] The antennas 17 of the location sensors are preferably 0.5 or preferably 0.8 m or preferably 1.1 m or preferably 1.4 m or preferably 1.7 m or preferably 2 m apart.

[0078] Durch ein Zusammenfügen der Daten des Sonars 14 und der Daten zur Positionsbestimmung des Messbootes 1 kann ein Höhenprofil des Gewässers 3 erhalten werden. [0078] By combining the data of the sonar 14 and the data for determining the position of the measuring boat 1, an elevation profile of the body of water 3 can be obtained.

[0079] Der Messgerätekörper 11 mit dem Träger 12 und dem am Schwert 13 angeordneten Sonar 14 bildet zusammen mit den Ortssensoren die Messeinheit 20 aus. Es handelt sich somit bei der Messeinheit 20 um eine unabhängige Einheit, die an unterschiedlichen Messbooten oder auch anderen Plattformen befestigt werden kann und unabhängig von diesen transportiert werden kann. So kann die Messeinheit 20 mechanisch an die jeweilige Plattform angekoppelt bzw. von dieser entkoppelt werden und ist elektronisch und informationstechnisch unabhängig davon. [0079] The measuring device body 11 with the carrier 12 and the sonar 14 arranged on the sword 13 together with the location sensors form the measuring unit 20. The measuring unit 20 is therefore an independent unit that can be attached to different measuring boats or other platforms and can be transported independently of them. The measuring unit 20 can thus be mechanically coupled to or decoupled from the respective platform and is electronically and informationally independent of it.

[0080] Das Schwert 13 und der Träger 12 weisen Zentrierelemente (nicht dargestellt) auf, sodass eine exakte Positionierung des Schwerts 13 am Träger 12 sichergestellt ist. [0080] The sword 13 and the carrier 12 have centering elements (not shown) so that an exact positioning of the sword 13 on the carrier 12 is ensured.

[0081] Die Zentrierelemente sind so ausgebildet, dass die Austauschbarkeit des Schwertes 13 so präzise erfolgen kann, dass die Systemkalibrierung bzw. die Abstimmung von Sonar 14 und den Ortssensoren exakt beibehalten bleibt. Die Messeinheit 20 kann somit ausgetauscht werden, ohne dass eine neue Kalibrierung notwendig ist. [0081] The centering elements are designed in such a way that the sword 13 can be exchanged so precisely that the system calibration or the coordination of the sonar 14 and the location sensors is maintained exactly. The measuring unit 20 can thus be exchanged without a new calibration being necessary.

[0082] Da die Antennen 17 beabstandet zueinander angeordnet sind, wird die Position des Messbootes 1 mittels der zwei Ortssensoren an zwei unterschiedlichen Orten bestimmt. [0082] Since the antennas 17 are arranged at a distance from each other, the position of the measuring boat 1 is determined by means of the two location sensors at two different locations.

[0083] So kann die Position des Messbootes 1 durch eine Mittelwertbildung der zwei gemessenen Positionen und unter Berücksichtigung des Abstands der beiden Antennen 17 zueinander bestimmt werden. Die Positionsbestimmung auf Basis von Satellitennavigationsdaten ist absolut gesehen nicht sehr genau. Die relative Position des Messbootes 1 zwischen zwei Messungen oder nach definierten Zeitpunkten hingegen kann sehr genau bestimmt werden. [0083] The position of the measuring boat 1 can thus be determined by averaging the two measured positions and taking into account the distance between the two antennas 17. In absolute terms, position determination based on satellite navigation data is not very accurate. The relative position of the measuring boat 1 between two measurements or after defined points in time, however, can be determined very accurately.

[0084] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die in Horizontalrichtung voneinander beabstandeten Antennen 17 der beiden Ortssensoren in Längsrichtung der Messbootes 1 voneinander beabstandet angeordnet. So kann mittels der Ortssensoren zum einen eine Drehung des Messbootes 1 um eine vertikale Achse 19 des Messbootes 1 (Gieren) sehr präzise bestimmt werden. Eine solche Drehung erfährt das Messboot 1 durch Wellen und das unruhige Gewässer. Beim Drehen des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 wird das Sonar 14 entsprechend gedreht [0084] In the present embodiment, the antennas 17 of the two location sensors, which are spaced apart from one another in the horizontal direction, are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the measuring boat 1. Thus, by means of the location sensors, a rotation of the measuring boat 1 about a vertical axis 19 of the measuring boat 1 (yaw) can be determined very precisely. The measuring boat 1 experiences such a rotation due to waves and the turbulent water. When the measuring boat 1 rotates about the vertical axis 19, the sonar 14 is rotated accordingly.

und die Abtastzeile des Sonars 14 wird bezüglich des Untergrundes 2 dementsprechend ein Stück gedreht und tastet den Untergrund 2 unter einem anderen Winkel ab. Zum anderen kann bei dieser Anordnung der Ortssensoren eine Drehung des Messbootes 1 um die Querachse 6 (Stampfen) bestimmt werden. Bei solch einer Drehung wird die Abtastzeile des Sonars 14 bezüglich des Untergrunds 2 ein Stück nach vorne oder hinten verschoben. and the scanning line of the sonar 14 is accordingly rotated a little with respect to the subsurface 2 and scans the subsurface 2 at a different angle. On the other hand, with this arrangement of the location sensors, a rotation of the measuring boat 1 about the transverse axis 6 (pitching) can be determined. With such a rotation, the scanning line of the sonar 14 is shifted a little forwards or backwards with respect to the subsurface 2.

[0085] Die mittels der Ortssensoren präzise bestimmten Drehungen des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 und um die Querachse 6 können zusätzlich zu den vom Bewegungssensor 21 am Sonar 14 bestimmten Drehungen bei der späteren Auswertung der vom Sonar 14 gemessenen Daten berücksichtigt werden, wodurch eine präzise Korrektur beim Zusammensetzen der mit dem Sonar 14 erfassten Daten des Untergrundes 2 möglich ist. [0085] The rotations of the measuring boat 1 about the vertical axis 19 and about the transverse axis 6, which are precisely determined by means of the location sensors, can be taken into account in the subsequent evaluation of the data measured by the sonar 14, in addition to the rotations determined by the motion sensor 21 on the sonar 14, whereby a precise correction is possible when assembling the data of the subsurface 2 recorded by the sonar 14.

[0086] Das Messboot 1 schwankt bei Wellen selbstverständlich auch um seine Längsachse 5 (Rollen). Mittels der Ortssensoren kann diese Drehung um die Längsachse jedoch nicht bestimmt werden. Ein Schwanken des Messbootes 1 um seine Längsachse 5 sorgt dafür, dass die Abtastzeile des Sonars 14 in Querrichtung des Messbootes 1 ein Stück verschoben wird. [0086] The measuring boat 1 naturally also sways around its longitudinal axis 5 (rolling) when there are waves. However, this rotation around the longitudinal axis cannot be determined using the location sensors. Swaying of the measuring boat 1 around its longitudinal axis 5 ensures that the scanning line of the sonar 14 is shifted slightly in the transverse direction of the measuring boat 1.

[0087] Die Querrichtung des Messbootes 1 entspricht jedoch der Längsrichtung der Abtastzeile, womit beim Schwenken des Messbootes 1 alleine um die Längsachse 5 der gleiche Bereich des Untergrundes 2 in Längsrichtung der Abtastzeile ein Stück versetzt abgetastet wird. Dieser Versatz in Längsrichtung der Abtastzeile kann beim Zusammensetzen der einzelnen mit dem Sonar 14 erfassten Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder einfach korrigiert werden, indem die Profile der einzelnen Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder zueinander ausgerichtet werden (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping). Die durch ein Schwenken um die Längsachse 5 des Messbootes 1 verursachten Abweichungen der mit dem Sonar 14 erfassten Daten kann somit sehr einfach und präzise beim Zusammensetzen der einzelnen Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder mittels entsprechender Software korrigiert werden. [0087] However, the transverse direction of the measuring boat 1 corresponds to the longitudinal direction of the scanning line, so that when the measuring boat 1 is swiveled around the longitudinal axis 5 alone, the same area of the subsurface 2 is scanned slightly offset in the longitudinal direction of the scanning line. This offset in the longitudinal direction of the scanning line can be easily corrected when assembling the individual line information or line images acquired with the sonar 14 by aligning the profiles of the individual line information or line images with one another (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping). The deviations in the data acquired with the sonar 14 caused by swiveling around the longitudinal axis 5 of the measuring boat 1 can thus be very easily and precisely corrected when assembling the individual line information or line images using appropriate software.

[0088] Dies gilt nicht für ein Schwenken des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 bzw. die Querachse 6. Der Drehwinkel des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 ist daher die größte Fehlerquelle bei der Vermessung des Untergrunds 2, da insbesondere wenn man sich vom Lotpunkt unter dem Sonar 14 entlang der Abtastzeile nach außen bewegt, der Fehler, den eine Abtastzeile der Sonars 14 unter einem vorbestimmten Winkel bei einer Drehung des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 erfährt, immer größer wird. [0088] This does not apply to a pivoting of the measuring boat 1 about the vertical axis 19 or the transverse axis 6. The angle of rotation of the measuring boat 1 about the vertical axis 19 is therefore the greatest source of error in the measurement of the subsoil 2, since, in particular when moving outwards from the plumb point under the sonar 14 along the scanning line, the error that a scanning line of the sonar 14 experiences at a predetermined angle when the measuring boat 1 rotates about the vertical axis 19 becomes ever larger.

[0089] Mit dem Messboot 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Drehwinkel des Messbootes 1 und damit des Sonars 14 um die vertikale Achse 19 und eine Drehung des Messbootes 1 um die Querachse 6 aus folgenden Gründen sehr präzise erfasst: [0089] With the measuring boat 1 according to the present embodiment, the angle of rotation of the measuring boat 1 and thus of the sonar 14 about the vertical axis 19 and a rotation of the measuring boat 1 about the transverse axis 6 are recorded very precisely for the following reasons:

1. Das Messen zweier Positionen am Messboot 1, die voneinander beabstandet sind, ergibt eine präzise Messung der Drehungen des Trägers 12. 1. Measuring two positions on the measuring boat 1 that are spaced from each other results in a precise measurement of the rotations of the carrier 12.

2, Die starre und sehr kompakte Ausgestaltung des aus dem Träger 12 und dem das Sonar 14 tragenden Schwerts 13 bestehenden Messgerätekörpers 11 bewirkt, dass es keine oder kaum Verwindungen des Schwerts 13 gegenüber dem Träger 12 gibt und die Drehung des Sonars 14 sehr präzise aus der Drehung des Trägers 12 bestimmt werden kann. 2, The rigid and very compact design of the measuring device body 11 consisting of the carrier 12 and the sword 13 carrying the sonar 14 means that there is little or no twisting of the sword 13 relative to the carrier 12 and the rotation of the sonar 14 can be determined very precisely from the rotation of the carrier 12.

[0090] Die Kompaktheit des Messgerätekörpers 11, der in Längsrichtung nicht größer als 2 m, insbesondere nicht größer als 1,5 m und vorzugsweise nicht größer als 1,2 m und vor allem nicht größer als 1 m ist und/oder in Vertikalrichtung zur Bootebene nicht größer als 1 m, insbesondere nicht größer als 0,8 m und vorzugsweise nicht größer als 0,6 m und vor allem nicht größer als 0,5 m ist, bewirkt einen starren örtlichen Bezug des Sonars 14 zu den Ortssensoren. Dies wird durch die starre Ausbildung des Trägers 12 und des Schwerts 13 noch weiter unterstützt. [0090] The compactness of the measuring device body 11, which is not larger than 2 m in the longitudinal direction, in particular not larger than 1.5 m and preferably not larger than 1.2 m and above all not larger than 1 m and/or in the vertical direction to the boat plane is not larger than 1 m, in particular not larger than 0.8 m and preferably not larger than 0.6 m and above all not larger than 0.5 m, results in a rigid local reference of the sonar 14 to the location sensors. This is further supported by the rigid design of the carrier 12 and the sword 13.

[0091] In einem zentralen Bereich des Trägers 12, an dem das Schwert 13 am Träger 12 befestigt ist, ist innerhalb des Trägers 12 eine Datenverarbeitungseinrichtung 18 vorgesehen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 18 ist mit dem Sonar 14 und den Antennen 17 jeweils mit Datenleitungen verbunden, um deren Daten einzulesen und zu verarbeiten. [0091] In a central area of the carrier 12, to which the sword 13 is attached to the carrier 12, a data processing device 18 is provided within the carrier 12. The data processing device 18 is connected to the sonar 14 and the antennas 17 by data lines in order to read in and process their data.

[0092] Die Daten vom Sonar 14 und von den Sensoren können einerseits erst einmal nur als Rohdaten auf einem Speichermedium an Bord des Messbootes 1 gespeichert werden und später [0092] The data from the sonar 14 and from the sensors can first be stored as raw data on a storage medium on board the measuring boat 1 and later

ausgelesen und verarbeitet werden. Andererseits können die Daten direkt an Bord automatisch verarbeitet werden. So müssen später nur die Ergebnisse ausgelesen werde. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die aufgenommen Daten in Echtzeit mittels drahtloser Datenkommunikation, beispielsweise mittels dem Mobilfunknetz, vom Messboot 1 an eine Basisstation (nicht dargestellt) versendet werden, um dort entweder gespeichert oder direkt verarbeitet zu werden. Hierfür kann eine Antenneneinrichtung 22 im Bereich der Datenverarbeitungseinrichtung 18 am Träger 12 vorgesehen sein. Eine Kombination dieser Möglichkeiten ist ebenfalls möglich. read out and processed. On the other hand, the data can be processed automatically directly on board. This means that only the results need to be read out later. Another possibility is that the recorded data is sent in real time by wireless data communication, for example by means of the mobile phone network, from the measuring boat 1 to a base station (not shown) in order to be either stored there or processed directly. For this purpose, an antenna device 22 can be provided in the area of the data processing device 18 on the carrier 12. A combination of these options is also possible.

[0093] Eine weitere Ausführungsform wird im Folgenden erläutert. Gleiche Teile besitzen weiterhin gleiche Bezugszeichen. Außerdem gelten die obigen Erläuterungen gleichermaßen für die entsprechenden Teile der weiteren Ausführungsform. Die weitere Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen Ausführungsform dahingehend, dass kein Bewegungssensor 21 am Sonar 14 vorgesehen ist. [0093] A further embodiment is explained below. The same parts continue to have the same reference numerals. In addition, the above explanations apply equally to the corresponding parts of the further embodiment. The further embodiment differs from the previous embodiment in that no motion sensor 21 is provided on the sonar 14.

[0094] Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, dass die in Horizontalrichtung voneinander beabstandeten Antennen 17 der beiden Ortssensoren in Längsrichtung der Messbootes 1 voneinander beabstandet angeordnet. So kann mittels der Ortssensoren die Drehung des Messbootes 1 um die vertikale Achse 19 und die Drehung des Messbootes 1 um die Querachse 6 bestimmt werden. [0094] In this embodiment, it is expedient that the antennas 17 of the two location sensors, which are spaced apart from one another in the horizontal direction, are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the measuring boat 1. The rotation of the measuring boat 1 about the vertical axis 19 and the rotation of the measuring boat 1 about the transverse axis 6 can thus be determined by means of the location sensors.

[0095] Weiterhin ist es zweckmäßig, dass die Längsrichtung der Abtastzeile des Sonars 14 der Querrichtung des Messbootes 1 entspricht. So kann das Drehen des Messbootes 1 um die Längsachse 5 (Rollen), das aufgrund der in Längsrichtung beabstandeten Ortssensoren nicht von diesen erfasst werden kann, berücksichtigt werden, indem der dadurch entstehende Versatz in Längsrichtung der Abtastzeile beim Zusammensetzen der einzelnen mit dem Sonar 14 erfassten Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder korrigiert wird, indem die Profile der einzelnen Zeileninformationen bzw. Zeilenbilder zueinander ausgerichtet werden, wie es oben erläutert ist (SLAM Simultaneous Localization and Mapping). [0095] Furthermore, it is expedient that the longitudinal direction of the scanning line of the sonar 14 corresponds to the transverse direction of the measuring boat 1. In this way, the rotation of the measuring boat 1 about the longitudinal axis 5 (rolling), which cannot be detected by the location sensors due to their longitudinally spaced apart position, can be taken into account by correcting the resulting offset in the longitudinal direction of the scanning line when assembling the individual line information or line images recorded with the sonar 14 by aligning the profiles of the individual line information or line images with each other, as explained above (SLAM Simultaneous Localization and Mapping).

[0096] Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abtasten eines Untergrunds 2 eines Gewässers 3 mit einer vorstehend anhand des Ausführungsbeispiels erläuterten Messeinheit 20 an einem Messboot 1 vorgesehen. [0096] Furthermore, a method according to the invention for scanning a subsurface 2 of a body of water 3 with a measuring unit 20 explained above with reference to the exemplary embodiment on a measuring boat 1 is provided.

[0097] Das Messboot 1 wird auf dem Gewässer 3 bereitgestellt. Das Messboot 1 wird an der Wasseroberfläche des Gewässers 3 verfahren. Dies kann ferngesteuert oder autonom geschehen. [0097] The measuring boat 1 is provided on the body of water 3. The measuring boat 1 is moved on the water surface of the body of water 3. This can be done remotely or autonomously.

[0098] Während des Fahrens des Messboots 1 auf der Wasseroberfläche des Gewässers 3 werden mittels eines Sonars 14 Ultraschallwellen 15 ausgesendet und wieder detektiert. So wird mittels dem Sonar 14 der Untergrund 2 abgetastet und es werden Daten zum Höhenprofil des Untergrunds 2 gesammelt. Das Sonar 14 ist zum zeilenförmigen Abtasten des Untergrunds 2 ausgebildet, wobei eine entsprechende Abtastzeile quer zu einer Längsachse 5 des Messbootes 1 ausgerichtet ist. [0098] While the measuring boat 1 is traveling on the water surface of the body of water 3, ultrasonic waves 15 are emitted and detected again by means of a sonar 14. The subsurface 2 is scanned by means of the sonar 14 and data on the height profile of the subsurface 2 is collected. The sonar 14 is designed to scan the subsurface 2 in lines, with a corresponding scanning line being aligned transversely to a longitudinal axis 5 of the measuring boat 1.

[0099] Gleichzeitig wird mittels Ortssensoren die Position des Messbootes 1 erfasst. Dies geschieht vorzugsweise über GPS-Signale oder Signale anderer Satellitennavigationssysteme oder anderer Funknavigationssysteme, insbesondere Richtfunknavigationssysteme. [0099] At the same time, the position of the measuring boat 1 is detected by means of location sensors. This is preferably done via GPS signals or signals from other satellite navigation systems or other radio navigation systems, in particular radio-directional navigation systems.

[00100] Die Daten vom Sonar 14 und von den Ortssensoren können dann zusammengefügt werden, um ein ortsgenaues Höhenprofil des Untergrunds 2 des Gewässers 3 zu erhalten. [00100] The data from the sonar 14 and from the location sensors can then be combined to obtain a location-accurate height profile of the subsoil 2 of the body of water 3.

BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE SYMBOLS

1 Messboot 1 measuring boat

2 Untergrund 2 Subsurface

3 Gewässer 3 waters

4 Mittelkörper 4 Center body

5 Längsachse 5 Longitudinal axis

6 Querachse 6 Transverse axis

7 Querstrebe 7 Cross brace

8 Schwimmkörper 9 Wasserlinie 8 Floating body 9 Waterline

10 Bootskörper 10 hull

11 _Messgerätekörper 11 _Measuring device body

12 Träger 13 Schwert 14 Sonar 12 Carrier 13 Sword 14 Sonar

15 Ultraschallwellen 15 ultrasonic waves

16 Antennenkammer 16 Antenna chamber

17 Antenne 17 Antenna

18 Datenverarbeitungseinrichtung 19 vertikale Achse 18 Data processing device 19 vertical axis

20 _Messeinheit 20 _Measuring unit

21 _Bewegungssensor 21 _Motion sensor

22 Antenneneinrichtung 22 Antenna setup

Claims

Patent claims

1. Measuring unit (20) for a measuring boat (1) for scanning a subsurface (2) of a body of water (3), comprising a measuring device body (11) with a sonar (14) for scanning the subsurface (2) and a location sensor for determining the location of the measuring unit (20), wherein the sonar (14) is arranged below the location sensor with respect to the location sensor, so that the location sensor can be arranged above a waterline (9) and the sonar (14) below the waterline (9) when in use, and wherein the sonar (14) is a fan sonar that scans the subsurface (2) along a line, characterized in that at least two location sensors arranged spaced apart from one another in the horizontal direction are provided for measuring the rotation of the measuring unit (20) about a vertical axis (19) of the measuring unit (20).

2, Measuring unit (20) according to claim 1, characterized in that the sonar (14) is spaced from the location sensors by no more than 1 m and in particular no more than 80 cm.

3. Measuring unit (20) according to claim 1 or 2, characterized in that any point of the measuring device body (11) experiences a maximum deflection of at most 0.1° with respect to a connecting line to another arbitrary point of the measuring device body (11) when a torque of 600 Nm or 1000 Nm or 1500 Nm acts on this point.

4. Measuring unit (20) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring device body (11) is made of a fiber composite material, in particular of carbon fiber composite material.

5. Measuring unit (20) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring device body (11) has a carrier (12) extending approximately in the horizontal direction, to which a downwardly extending sword (13) is attached, at the lower end of which the sonar (14) is arranged.

6. Measuring unit (20) according to claim 5, characterized in that the sword (13) is detachably attached to the carrier (12).

7. Measuring unit (20) according to claim 5 or 6, characterized in that the sword (13) and the carrier (12) have centering elements so that an exact positioning of the sword (13) on the carrier (12) is ensured.

8. Measuring unit (20) according to one of claims 5 to 7, characterized in that an antenna (17) of one of the two location sensors is arranged at each end of the carrier (12).

9. Measuring unit (20) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring boat (1) is a catamaran with two floating bodies (8) which are connected to one another by at least two cross struts (7), and the measuring device body (11) is fastened to the cross struts (7).

10. Measuring unit (20) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the measuring boat (1) is an unmanned boat having a maximum length of 2 m.

11. Measuring unit (20) according to one of claims 1 to 10, characterized in that an acceleration sensor or an inertial sensor is arranged on the measuring device body (11).

12. Method for scanning a subsurface (2) of a body of water (3), wherein a measuring unit (20) according to one of claims 1 to 11 is used, wherein the subsurface (2) is scanned with a sonar (14) and simultaneously the position and direction of the measuring unit (20) are detected by means of location sensors, so that the position of the sonar (14) is determined, whereby the data of the subsurface (2) detected with the sonar (14) can be combined.

1 sheet of drawings