多波束测深系统海底目标探测能力评估方法

为了有效衡量多波束测深系统的目标探测性能,提高舰船水下目标搜寻、援潜救生和打捞能力等,对当前多波束测深系统目标探测问题进行分析,推导了多波束测深系统目标探测分辨率估计模型。以SONIC 2024型多波束测深系统为例,分析了不同水深下在多波束测深系统垂直航迹方向、沿航迹方向分辨率的变化规律及量级大小,对覆盖宽带和航速等参数指标设置提出了合理建议,为多波束测深系统目标探测能力的准确评估提供依据,具有一定参考价值。     

侧扫声纳和多波束测深系统组合探测海底目标

介绍了侧扫声纳和多波束测深系统的特点,通过实例说明了侧扫声纳和多波束测深系统在海洋目标探测中的综合应用。综合利用多波束测深系统测量数据和侧扫声纳声像图,可有效增强不同观测数据的互补性,提高工程质量。     

深水多波束测深系统测深精度评估

深水多波束测深系统主要应用于高精度全覆盖水下地形测量,随着现代水声技术的发展,其可同时获得海底地貌信息(底质分类)、水柱信息(水体中的油气),成为海洋探测必不可少的设备。对深水多波束测深系统原理、功能、发展做简要介绍,对多波束系统测量误差与精度评估方法进行了初步研究,并利用上海海洋大学"淞航"号首航实测数据,开展了EM302深水多波束测深系统的安置偏移量检校和测深精度评估工作。该工作具有较强实用性,为深水多波束的合理高效使用提供有益的参考。     

多波束测深声呐成像仿真及作用距离分析

AUV 等无人装备研制过程中如何选择合适的多波束测深系统以满足特定作业场景需求是工程技术人员关心的问题之一。从多波束测深声呐系统与 AUV 等无人系统的匹配角度出发，采用混响背景下的主动声呐方程建立了不同工作频率多波束作用距离计算评估方法，对 100 kHz~500 kHz 的多波束测深声呐作用距离进行了计算对比。在此基础上，采用线性调频、FFT 波束形成、脉冲压缩、样条插值扩充目标角度、Rife 算法优化角度估计技术，建立了多波束测深声呐的成像仿真方法，并通过直线地形、台阶地形对多波束测深声呐的成像特点和测深分辨率进行了分析。主要结论：1）建立了一种多波束作用距离评估的方法，可用于指导无人装备用多波束测深声呐频率参数的选型；2）建立的多波束测深声呐仿真办法可以帮助工程技术人员更直观地理解多波束测深声呐的成像特点；3）通过仿真分析了 CW 信号与线性调频信号下的距离分辨率，可用于指导波束测深作业时的高度、信号参数设置。     

相干声纳多波束与传统型多波束测深系统综合对比与实验分析

在工作原理、技术参数、采集软件和处理软件功能与操作,以及数据实测等方面对相干声纳多波束测深系统Geoswath Plus和传统型多波束测深系统Seabeam 1180进行了详细对比。对比表明,两套多波束系统的工作原理完全不同;传统型多波束测深系统在探头下方数据密集,两侧的数据逐渐变稀,相干声纳多波束测深系统在探头正下方的数据比较稀疏,探头两侧的数据较密集;相干声纳多波束测深系统Geoswath Plus的采集和处理软件实现了一体化,具有较直观的数据质量监控功能,传统型多波束测深系统Seabeam 1180可应用的后处理软件较多,功能更丰富;通过实测数据验证,两套多波束测深系统在数据测量精度上具有较好的一致性,不符值数列的标准偏差为3%—4%。对比为多波束测深系统的引进和选型提供了参考依据。     

多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用

介绍了多波束测深系统和侧扫声纳系统的工作原理,通过实例说明了多波束测深系统和侧扫声纳系统在海底目标探测的工作流程,总结出两种探测系统在探测海底目标上的优缺点,说明了多种探测手段的综合应用是海底目标探测技术的发展方向。     

多波束系统搜救水下目标的探测深度计算

针对多波束测深系统种类、探测模式等因素影响水下目标搜索效能的问题,提出了一种面向水下目标搜索的多波束系统探测深度计算方法。分别对多波束系统等角与等距模式进行探讨,考虑波束间重叠角的影响,由多波束横向分辨率计算公式推导了 2 种模式的探测深度公式,并将不同波束角度的探测深度进行计算。经过结果比对,总结出等角模式搜索水下目标的探测能力要优于等距模式。最后结合算例,得出多波束探测能力与目标尺寸、海水深度、波束开角有关。     

多波束与单波束测深数据融合处理方法

受声线弯曲的影响,多波束测深的边缘波束的数据质量较低,而单波束测深受声线弯曲的影响比较小。结合多波束覆盖面大和声速剖面误差对单波束影响相对较小的特点,研究了多波束和单波束的测深数据融合方法,利用同一位置单波束和多波束测深数据的差值,拟合一个与坐标位置相关的误差模型,并利用该误差曲面对多波束测深数据进行综合改正,从而提高多波束测深的数据质量。     

EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统测深精度比较分析

多波束勘测之前,为了保证多波束成果质量,需要对多波束声纳系统进行一系列设备安装校准和精度评估工作.基于在渤海湾开展的多波束海底地形地貌勘测项目,在项目勘测之前,对EM1002S与GeoSwath多波束声纳系统进行了安装校准,并对2套多波束声纳系统的测深精度进行了比较分析,通过计算得到两套系统之间的最大测深误差为-0.38 m,测深误差主要为0～0.2 m,无超限数据,结果分析显示2套多波束声纳系统的测深精度满足勘测技术要求,为我们调查工作的顺利开展奠定了良好的基础.     

SeaBeam2100多波束系统的声速误差分析

声速是多波束测深系统进行水深测量的重要参数。以SeaBeam2100多波束系统为例,结合实测资料,以MB-system多波束处理软件为辅助,对声速数据进行了分析,并深入探讨了声速剖面对SeaBeam2100多波束系统测深精度所产生的影响。研究表明,声速(尤其是表层声速)对所测水深的精确度起着关键作用。合理的声速剖面是获得高精度多波束测深资料的基本保证。     

海洋磁力仪在某近岸海域未爆弹探测中的应用

海底小型铁磁目标探测一直是海洋工程勘察的难点,结合我国近岸某海域海底一处未爆弹的探测实例,介绍了SeaSPY2磁力仪的性能特征,阐述了海洋磁力仪探测数据采集和处理流程。通过对探测出的磁力异常区和同期多波束扫测数据的分析,推断出水下未爆弹的具体位置和大小,为引爆未爆弹提供了准确的数据。此外,根据实践经验,提出了采用木船牵引、利用定高拖曳装置固定磁力探头、选择合适的作业时间、选定合适的日变站位置等四点建议,提高海洋磁力探测精度,为类似项目的应用提供参考。     

大深度近海底精细地形地貌探测技术

船载低频多波束测深声纳、侧扫声纳可以对深海海底地形地貌进行快速、高效、大面积探测,但其测量精度有限,难以满足深海科学考察、资源勘探开发对高精度海底地形地貌的需求。随着各类大深度水下移动载体(如深海拖体、水下机器人、遥控潜器和载人潜水器)的涌现,特别是各类耐高压测绘声纳的商业化,使大深度近海底精细地形地貌探测成为可能。首先分析了多波束测深声纳、侧扫声纳和测深侧扫声纳等3种测绘声纳的基本原理,然后分别介绍了各类测绘声纳的国内外典型商业化产品,并通过典型实例分析了其在大深度近海底精细测绘中的应用情况。     

Simrad EM多波束声纳系统回波强度数据的分析与应用

首先分析了Simrad EM多渡束声纳系统回渡强度数据获取时系统进行的增益处理,分别探讨了深度数据包和海底图像数据包中回波强度数据的表征内容及意义,研究了不同数据包中回波强度数据的记录方式、特点及应用范围,为多波束水下目标识别和海底底质分类研究提供准确、表述清晰的基础数据.     

Mean–Standard Deviation Representation of Sonar Images for Echo Detection: Application to SAS Images

This paper addresses the detection of underwater mines echoes with application to synthetic aperture sonar (SAS) imaging. A detection method based on local first- and second-order statistical properties of the sonar images is proposed. It consists of mapping the data onto the mean-standard deviation plane highlighting these properties. With this representation, an adaptive thresholding of the data enables the separation of the echoes from the reverberation background. The procedure is automated using an entropy criterion (setting of a threshold). Applied on various SAS data sets containing both proud and buried mines, the proposed method positively compares to the conventional amplitude threshold detection method. The performances are evaluated by means of receiver operating characteristic (ROC) curves.     

A detection model of underwater topography with a series of SAR images acquired at different time

underwater topography is one of oceanic features detected by Synthetic Aperture Radar. Underwater topography SAR imaging mechanism shows that tidal current is the important factor for underwater topography SAR imaging. Thus under the same wind field condition, SAR images for the same area acquired at different time include different information of the underwater topography. To utilize synchronously SAR images acquired at different time for the underwater topography SAR detection and improve the precision of detection, based on the detection model of underwater topography with single SAR image and the periodicity of tidal current, a detection model of underwater topography with a series of SAR images acquired at different time is developed by combing with tide and tidal current numerical simulation. To testify the feasibility of the presented model, Taiwan Shoal located at the south outlet of Taiwan Strait is selected as study area and three SAR images are used in the underwater topography detection. The detection results are compared with the field observation data of water depth carried out by R/V Dongfanghong 2, and the errors of the detection are compared with those of the single SAR image. All comparisons show that the detection model presented in the paper improves the precision of underwater topography SAR detection, and the presented model is feasible.     

一体化姿态传感器支持下多波束测深系统偏差处理

根据一体化姿态传感器的特点和多波束水深点计算的实际需要,重点讨论了多波束探头安装偏差的处理,提出了把综合偏差输入姿态传感器,利用其偏差校准处理功能,实现多波束探头坐标系的横摇、纵摇和航向的直接输出,简化数据处理提高作业效率的设想;给出了姿态传感器安装偏差与多波束探头安装偏差进行合并获得综合偏差的方法。     

基于回波时间的多波束测深与声纳数据匹配方法

以多波束精确的水深数据为参照源,采用原始回波时间对多波束测深数据与其同源声纳数据进行匹配,从而获得高精度和高分辨率的海底影像数据,并避免了传统声纳图像处理过程中斜距改正所带来的几何形变。匹配结果采用光照图输出,并与三维水深图、原始声纳图像和CARIS处理后的声纳图像进行比较分析。该方法有效地提高了多波束数据的利用率,增强了对海底地形的探测分辨率。