顾及波束重叠的多波束横向分辨率估计模型

针对当前多波束分辨率模型未考虑波束横向覆盖的重叠,导致横向分辨率估计不准确的问题,提出了一种顾及波束重叠的多波束横向分辨率估计模型。结合多波束等角与等距模式的工作原理,分析了两种模式下测深空间的几何关系,在顾及波束重叠影响基础上推导了两种模式的多波束横向分辨率计算公式。结合算例,研究了不同水深下横向分辨率随波束入射角的变化规律及量级大小。最后从分辨率角度分析了两种模式的优缺点,为多波束测量技术设计及系统技术性能的评估提供参考。     

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。     

顾及横向分辨率的目标探测极限深度计算

横向分辨率是多波束系统探测分辨率的主要决定因素,当进行水下目标探测时,其直接影响着探测极限深度的选择。探讨了顾及横向分辨率的水下目标探测极限深度的计算,并以SeaBeam3030型多波束系统为例,给出了等角和等距两种模式的极限深度计算方法,通过仿真计算与分析,验证了计算方法的有效性。结论表明:无论是等角还是等距模式,横向分辨率由中央向外分辨率逐渐增大,并且在等距模式下,探测目标在横向上边缘失真明显,数据不能用于成图。给出的顾及横向分辨率的极限深度计算方法,可为不同类型的多波束测深系统进行水下目标探测提供依据参考。     

多波束测量船速控制方法研究

新版国际海道测量标准明确规定特等和1a等测量时必须实现全覆盖测量。为此,提出基于全覆盖测量的船速控制方法。研究表明:满足全覆盖的船速与多波束换能器的扇区宽度、纵向波束宽度和声速有关。另外,考虑到海底地形的精确获取是未来海道测量的主要方向,提出了基于海底地形分辨率的船速控制方法。在此基础上,兼顾测线间距选取,进一步提出基于海底地形分辨率的测船船速与测线间距综合优化选取方法。方法兼顾了全覆盖和海底地形分辨率的需求,体现了逐步优化设计的思想,符合测量实际,仿真实验也验证了该方法的有效性。     

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。     

多波束条带测深仪研究发展动态

多波束条带测深仪是一种近年发展起来的具有高测量效率、高测量精度、高分辨率的海洋海底地形测量设备,特别适合于大面积的扫海测绘作业。本文较详细地总结了这种水声测量仪器目前在国内、外研究发展的概况,并分析了其未来研究发展的可能方向     

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。     

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。     

多波束与侧扫声纳海底目标探测的比较分析

侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。对多波束和侧扫声纳进行了比较分析,并着重探讨了影响多波束分辨率的各种因素。结果表明:多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。     

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。     

基于多波束数据的网格水深模型内插方法精度分析

以多波束水深数据作为源数据,分析了网格水深建模中的数据内插,介绍了网格水深建模所用的常用内插方法,并从水深建模的精度和效率出发,计算分析了网格水深建模过程中内插方法的应用效果。实验结果表明:在当前网格水深建模常用的内插方法中,加权平均法是较适合多波束水深源数据内插网格水深模型点的方法,双线性曲面法是较适合网格水深模型点推估模型表面任意点水深的方法。     

不确定度在多波束测深数据质量评估中的应用

在海道测量中,由于无法对测量数据进行多余和重复观测,因而不能精确测定各种误差,同时也几乎没有测量成果质量的控制指标,这正是多波束测深数据质量评估所面临的现实且急需解决的难题。基于国际海道测量规范S-44(5th)的要求,研究了不确定度在多波束数测深数据质量评估中的应用。通过实例分析可知,测量结果的可用性在很大程度上取决于其不确定度的大小,不确定度越小,说明测量结果质量越高,越具有可靠性。因此,将不确定度充分合理地应用于多波束测深数据处理和评估是一种最为理想的途径。     

多波束测深系统各误差的传播影响规律分析

系统总结了多波束测深点的误差源,给出了测深点误差估计模型。通过对Seabat 8101型多波束测深仪单呯测深点的误差影响估计,得出了各误差的传播影响规律及其影响量级,对多波束数据处理和测量成果质量评估具有一定的参考价值。     

长江口航道疏浚的多波束监测

在长江口深水航道整治工程中 ,用SimradEM30 0 0D多波束测深声纳系统对一段约 5 0 0 0m× 90 0m的疏浚航道试验段做了 5次重复水深地形测量 ,目的是为研究该工程的疏浚效果、边坡稳定性及泥沙冲淤等问题。讨论了在多波束系统需要临时安装的重复测量中 ,系统的安装校准及质量控制问题 ;分析了测量中主要误差源及由交叉测线获得的精度评估。通过对测量结果的分析表明 ,多波束测量的水深数据在反映水下微地形和分析局部沉积物运移趋势中 ,具有传统单波束测深不可比拟的优势。     

一种多波束换能器水平旋转控制系统的设计

在多波束换能器一系列指标检测中,需要控制多波束换能器在不同方向进行声波的发射与接收。介绍了一种以单片机为控制核心、以伺服电机为执行机构的多波束换能器水平旋转控制系统。经过实际运行,该系统实现了对多波束换能器在水平面内旋转角度、速度的良好控制和显示,并利用该系统对多波束测深仪进行了声学指标检测。     

Qualitative and Quantitative Description of Multibeam Echosounder Systematic Errors on Rocky Areas

This paper deals with the problem of systematic depth errors made in surveying dumped rocks with multibeam echosounder. These errors may induce dangers for navigation in very shallow water areas or huge costs for coastal engineering contractors who perform rock dumping operation and surveying. We analyze results from four different multibeam echosounder systems and compare those data to a reference digital terrain model of a dumped rocks area obtained from a 3D terrestrial laser scanner. The systematic depth errors are statistically described and analysed on local areas. Finally, we propose a look-up table linking the error amplitude with the rock size, resulting from our error analysis.     

基于等效声速剖面法的多波束测深系统声线折射改正技术

多波束测深技术是近几年比较流行的海洋勘测手段之一,其具有全覆盖、无遗漏、高精度和高效率等特点。多波束测深系统的声学原理和海水的不均匀性,使得声波在传播过程中发生声线的折射现象,对波束测点的最终位置的归算带来较大的误差。针对多波束数据后处理方法,介绍了利用等效声速剖面法对多波束测深系统的声线折射进行改正的一种新方法,并通过试验对比,证明了该方法可以提高多波束测深系统的整体测量精度。     

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。     

多波束海底覆盖区域计算模型研究

根据多波束探测原理,提出了一种波束脚印为梯形的多波束海底覆盖区域估计模型,讨论了在测船动态状况下测量时的海底覆盖区域变化规律,仿真试验表明该算法能够较好地显示多波束在海底的覆盖区域。