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。     

多波束探测技术的应用

介绍多波束探测技术在港口、航道测量和水下物体搜寻等方面的具体应用实例，进一步说明多波束探测技术的高精度、高效率、高密度和全覆盖的特点，展望多波束在三峡工程中的应用前景，为三峡工程水下探测提供新的技术手段。     

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。     

原始多波束数据的格式转换与统一

针对国内外常用多波束系统原始数据的格式差异给数据管理和后处理成图带来的困难。在自主开发的微机版多波束海底地形电子成图系统MBChart中，研制了可扩充、兼容性好和记录完备自定义的二进制整数字节排列的标准多波束数据结构，以快捷、统一的方式实现各种数据的综合处理。     

多波束探测分辨率估计模型研究

多波束探测分辨率是衡量多波束探测能力的重要指标,针对如何确定多波束探测分辨率这一问题,通过原理分析,阐述了多波束探测分辨率的含义,在几何空间上推导了纵向、横向和垂向分辨率估计模型,提出了多波束目标探测分辨率模型,并以Reson 8101多波束测深仪为例进行了计算。计算结果表明,该模型能较直接地估计多波束探测分辨率,可作为多波束测量技术设计的重要依据,同时发现多波束探测横向分辨率是多波束目标探测分辨率的主要决定因素。     

传统多波束系统与具有相干特点的多波束系统的研究

传统多波束系统和具有相干特点的多波束系统(以下简称相干多波束系统)在波束的形成原理上分别运用了束控法和相干法两种不同的方法。相干法在波束的形成原理上已经没有了传统的“波束”的概念,它在获取数据量上的绝对优势使相干多波束系统在数据密度、准确度以及分辨率上较之传统多波束系统都有较大的提高。这些特性使得相干多波束系统在测深方面尤其是浅水测深上将发挥越来越大的作用。     

多波束系统及其在海洋工程勘察中的应用

多波束测深系统采用条带式测量方式，可对海底进行全覆盖扫描测量，精确测得海底地形地貌。简要回顾了海底地形测量的进展，以SIMRAD EM3000波束系统的测量实例说明多波束系统在海洋工程勘察中的应用。     

多波束测深仪有效扇面宽度估计方法

根据多波束测深仪的声纳方程,提出多波束测深仪有效扇面宽度概算方法。通过多波束测深仪声学设计原理估计多波束测深仪的声学参数。分别对各波束的目标强度和声源级进行估算,给出了不同工作深度和工作脉宽情况下的各波束声源级分布,通过检索各波束的声源级确定多波束测深仪的有效扇面宽度,并对测船的选择提出建议。     

SeaBat 9001S多波束系统及其应用

与传统的单波束回声测深仪相比，多波束测深系统采用条带测量方式，可对水底进行全覆盖无遗漏扫测，在测量自动化、效率和精度方面都具有极大的优点。本文介绍了SeaBat9001S浅水型多波束及前视声纳系统在长江某水下抛石护底工程监理中的应用。     

陆架边缘的多波束测量

大陆架边缘和大陆坡的水深变化较快，在中国东海陆架边缘水深从100m左右快速地变化到陆坡的几千米。从系统的测程和精度考虑，在陆架边缘和陆坡区同时使用浅水型和深水型多波束系统进行测量是一种合理的作业模式。深、浅水多波束系统在i作频率、发射更新率、信号取样率以及波束宽度上都有较大的不同，这些因素直接影响到海底地形测量成果。对用Simrad EM950浅水型多波束系统和SeaBeam2112深水型多波束系统在同一陆架边缘的测量结果进行了比较。     

一种基于数据层次性分析的水深综合研究

在分析和借鉴传统的水深综合理论和方法的基础上,开展水深数据的层次性分析,对水深数据进行分类、定级和聚合等处理方法研究。在满足制图综合规范的基础上,按照水深分类数据的重要性和特征性排序,重组综合方法使用顺序和结构,从而构建层次水深综合模型。该模型能够实现水深综合的流程控制,兼顾水深综合的质量要求,为进一步开展水深自动综合的实用性研究提供了理论和技术支持,具有一定实用价值。     

水深测量周期的研究

根据海底地形研究成果和历史测量数据，分析了近海地形的稳定性及其分类，对部分海域的地形变化速率进行了计算，初步划分了测量周期覆盖区域。指出了水深测线密度、地形测量信息及应用程度是影响测量周期的重要因素，对部分测绘技术的实施提出了一些建议。     

海底地形水深三角网重采样技术研究

主要进行海底地形水深三角网重网格化技术研究,通过调整水深数据密度来解决水深点过采样或不足采样的问题,最终实现对水深三角网模型的曲面重构优化。实验证明,本方法在保留海底地形地貌特征的基础上明显改善了水深三角网的质量。     

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。     

SILAS适航水深测量系统测试研究

在适航水深技术标准研究过程中，引进荷兰SILAS走航式适航水深测量系统，在天津港对其测量精度、深度分划正确性和重合精度等进行了系统的测试研究。对该系统的配置、技术性能、使用方法及操作注意事项进行了全面的介绍。     

水深测量的误差因子分析

简述了现代海洋水深测量的基本特点;定性和定量地分析了由船速效应、波浪效应、定位中心偏心效应,以及测深仪发射声波延迟效应等测量环境效应引起的测量误差;推导了测量环境效应误差改正公式。计算机数值模拟结果表明,波浪效应是引起水深测量误差的主要因子。针对海洋水深测量环境效应的特点,提出了一些提高测量精度的方案和建议。     

海洋潮位推算在水深测量中的应用

研究了用于海洋水深测量的天文潮加余潮水位订正方法，在沿岸测量中得到验证，数值精度符合测量标准要求。研究的主要内容包括：利用已有潮波的数值计算结果，分析网格点主要分潮的调和常数；利用相关的长期验潮站资料，分析所有分潮的调和常数，修正测量海域的数值计算结果，确定各网格点内的理论最低潮面；内插计算并扩展任意点主要分潮调和常数，推算该点的瞬时天文潮位，并利用长期验潮站观测数据推算任意点余水位，二者相加得出给定时刻的潮位。     

Absolute Calibration of the MTVZA-GY Microwave Radiometer Atmospheric Sounding Channels

Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics - The microwave MTVZA-GY imager/sounder is one of the key instruments onboard the Meteor-M N2 satellite (launched in July, 2014). The MTVZA-GY data...