倒置式回声仪的研究进展

倒置式回声仪(IES)是一种锚系于海底的海洋观测仪器,它通过向上发射声信号并接收从海面反射的回声信号,测量并记录声信号的垂向往返传播时间。倒置式回声仪具有体积小、设置方便、性价比高、安全性强等特点。IES已经成功应用于全球多个海区,并取得了举世瞩目的成果。文中回顾了IES的发展历史,系统介绍了有关IES的研究成果与进展及在我国的初步应用。     

逆式回声测量仪在全球海洋中应用及前景展望

系统总结了逆式回声测量仪(IES)的发展历史,重点介绍了其目前在世界范围内的应用情况,并阐述了CPIES(集成流速和压力传感器的IES)在我国吕宋海峡周边布放的意义及对未来应用的展望。结果表明采取不同的排列方式布放的IES阵列所获取的数据通过结合地转经验模态GEM (gravest empirical mode)以及最优插值方法能够获得观测海区的温度、盐度和流场的三维空间分布特征。基于CPIES的应用,可深入地研究多尺度的海洋动力过程,如内波、内潮和中尺度涡等,对后续大洋环流理论发展、中尺度涡产生和消亡机理、海洋中不同尺度能量串级等具有重要意义。     

地转经验模态方法在深海声层析中的应用

为获取墨西哥湾区域海水的温度、盐度和比容异常数据,采用地转经验模态GEM方法,通过将墨西哥湾区域的所有历史实测温盐深数据整合在一起,建立一个散点的拉格朗日矩阵,将已有的温盐深数据投影到此二维空间上,从而建立一个传播时间与温度、盐度和比容异常的经验关系。进而结合IES实测的传播时间便可最终反演得到温度、盐度和比容异常,得到流速剖面。最后根据构建的墨西哥湾区域的地转经验模态,便可推知墨西哥湾区域的海水传播时延随着温度、盐度和比容异常的变化关系,为更好地研究该海域深海温盐流场提供了有效根据。     

国产走航式声学海流剖面仪的应用分析

针对国产走航式声学海流剖面仪的应用性能进行评价,为用户及生产厂家提供借鉴。首先,就国产走航式声学海流剖面仪的实际数据,从不同角度和层面,全面分析和考察了其测量数据的各项性能,有针对性地绘制了各类图件,并通过数据质量、数据有效性、测流精度、测流深度等各方面的分析比对,对国产走航式声学海流剖面仪做出定性评价。其次,通过与国外同类仪器的以往应用情况进行对比分析,发现在船只转向和往复航行、加速和减速航行、高速航行时,国产走航式声学海流剖面仪表现更佳。最后,基于应用中的不足给出相关建议。     

微型机处理海上水文观测数据的一种方法

为了处理海洋调查船出海调查所获得的大量水文观测数据，我们于1982年研制了海上水文观测数据微型机处理应用软件。此软件已于1983年用在我院PDP11／03微型机上，在RT-11操作系统支持下，分别对1982年四个航次的水文观测数据进行了处理，效果良好。     

UCTD数据处理方法研究

本文研究了走航式温盐深剖面测量仪(UCTD)下降速度模型,根据基本参数计算了UCTD的下降速度。理论计算和海上试验表明,UCTD下降速度远大于传统剖面测量CTD,在下放过程中,UCTD下降速度呈现波动减小的现象,给数据处理工作带来新的挑战。本文在借鉴传统CTD数据处理过程的基础上,提出了适用于UCTD、与下降速度相关的数据处理方法,由理论及海试数据计算出具体的UCTD数据处理参数,并建立起数据处理参数与下降速度的依赖关系。UCTD海试数据经过处理后,盐度测量噪声改善明显,测量误差显著减少,与SBE911Plus CTD相比,温度、电导率和盐度的平均绝对误差优于0.01℃、0.03 mS/cm、0.03PSU,达到了UCTD的设计指标。本文建议用户采用自由投放模式投放UCTD,以期获得良好的数据质量。     

利用测高卫星评估深海压力仪测深精度的方法

针对深海压力仪高质量精度评定的需求,研究了利用海洋测高卫星数据对此进行评估的方法.利用测高卫星对海面高高精度测量的特性,以测高卫星过顶深海压力仪所在海域为前提,给出了通过测高卫星数据评估深海压力仪相对测深精度的原理.使用Jason-3卫星151弧段前51周期的测量数据,对21419号DART测站所使用深海压力仪的测量精...     

直读式流速仪升级的使用维修对策

通过对比、分析国产ＺＳＸ系列直读式流速仪Ⅰ和Ⅱ型显示器的不同之处,介绍它们的兼容方法,使之因仪器升级而被淘汰的流速仪资源被充分地利用。     

基于Kongsberg EM多波束的Snippet数据处理方法

多波束声呐记录的海底后向散射片段(Snippet)数据处理成角度响应曲线和地理编码(Mosaic)图像可以 帮助识别海底底质类型和反映地貌形态,这一过程包括辐射校正、角度响应改正(AVG)和几何地理编码,但不同的多波束系统硬件在辐射校正和角度响应改正方法上存在差异且传统处理方法忽略了声呐系统本身的指向性模型随时间变化的事实。以声呐方程为基础,针对Kongsberg EM 多波束系统提出了一套完整的Snippet数据处理流程,并分析了各步骤中存在的可变性,给出了每一步的处理建议,最后将此方法应用于EM2040浅水多波束实测数据,并验证了该方法的有效性和实用性。     

浅水多波束测深仪高分辨率波束形成方法研究

常规波束形成技术以其稳健性好、计算量低等特点得到广泛应用,但其空间分辨率受阵元个数限制,不能突破瑞利限。因此,常规波束形成技术应用于高精度浅水多波束测深仪时,存在空间分辨率不足和旁瓣干扰等问题。对比研究了最小方差无失真(MVDR)及多重信号分类(MUSIC)波束形成在浅水多波束测深仪中的应用,给出了浅水多波束测深仪的常规波束形成、MVDR和MUSIC处理方法,并结合能量法和相位法两种底检测测深算法,处理了iBeam8120浅水多波束测深仪外场数据,验证了本文方法的性能。     

Fast Double Selectivity Index-CFAR Detection Method for the Multi-Beam Echo Sounder

Abstract

Seafloor terrain and water column target detection is of great significance in marine surveys. However, the complex clutter environment can dramatically affect the detection performance of a multi-beam echo sounder. To simultaneously and robustly detect the seafloor terrains and water column targets, this paper proposes a fast two-dimensional double selectivity index-constant false alarm rate (DSI-CFAR) detection method. A two-dimensional cross sliding window, which includes reference cells and guard cells, is used in this paper. The proposed method improves the detection performance by using the appropriate clutter power level estimation strategies in different directions. An exponential model is accurately built by fitting various distributions, so the DSI-CFAR detection performance is greatly ameliorated. To reduce the computational load of the method, this paper uses a fast algorithm based on the global threshold. The region of interest (ROI) is selected by the preset global threshold, and the DSI-CFAR detector is only performed in the region of interest, which significantly reduces the number of pixels that must be calculated. In this paper, the measured results of different sliding windows and CFAR detection methods validate the basic performance of the proposed method.     

Model for the Processing and Estimation of Dual Frequency Echo Sounder Observations in Detailed Bathymetries

The dataset acquired by an echo sounder generally comprises outliers and erroneous measurements which must be automatically processed. The main aim of this research is the development and validation of an algorithm which permits detecting outliers, estimating their real value from data acquired with a multifrequency echo sounder, and verifying the measure according to the desired accuracy. The process considers the nature of the seabed and improves the density and number of lectures without globally compromising the precision, but enhancing it in areas with anomalous measurements. Twenty-nine percent of this type of measurements, which would have been otherwise rejected, have been estimated.     

测深仪深水浅报现象的形成与自动纠正方法

简要介绍了容易被忽略的深水浅报现象的形成原因,通过分析深水浅报现象形成机理,确定了解决深水浅报现象的理论基础,提出了深水浅报实现自动纠正的方法。     

关于测深仪声速改正问题的探讨

用累加法对声速剖面仪和CTD声速剖面仪测量声速剖面资料进行了类比计算,得出两者测量声速具有可替换性的结论,并对声速剖面仪测量声速剖面的时间间隔作了探讨。     

浅水多波束换能器声学性能检测方法研究

浅水多波束换能器主要声学指标能够直接或间接地反映系统性能指标,因此利用水池试验对系统换能器声学性能指标进行检测,不但能够初步掌握系统的性能,而且可以降低湖试或海试的风险。通过概括多波束测深系统核心性能与换能器声学指标的对应关系,按照水声计量检定规程和方法,论述了主要声学指标的计算方法,研究了自由场条件下声学指标的检测方法和注意事项,并结合国产多波束系统水池试验,验证了方法的可行性。     

多波束回声数据的统计与底质分类应用

利用声反向散射数据作海底沉积物分类,是海洋地质学家感兴趣的话题,也是目前多波束声纳应用的一个研究热点。结合胶州湾实际调查数据,探讨了贝叶斯分类方法在该领域的应用。研究结果表明,该方法可以对不同的底质类型进行分类,可以识别未知的底质类型以及对混合在一起的两种不同类型的目标进行分类。     

HY1660多通道扫测测深系统的软件设计

介绍了HY1660多通道扫测测深系统的设计需求、设计原理和工作流程,对其核心控制软件的设计思路、功能模块的划分和相互之间的联系进行描述,对姿态修正、实时数据压缩、动态三维显示等重要功能模块的实现方法做了详细阐述。最后用实测数据显示来证实软件设计的有效性。     

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。