基于变异函数的多波束抽稀间距确定方法

在格网化抽稀方法中,抽稀间距的选取直接影响多波束测深数据抽稀结果和构建海底地形的表征能力。为了合理确定多波束测深数据抽稀间距,将地质统计学中的变异函数理论引入到多波束测深数据抽稀中,由水深变异函数估计海底DEM的精度,得出海底DEM精度与抽稀间距的关系。通过仿真计算表明:如果给定海底DEM的精度,再依据计算得到的拟合水深变异函数参数值,即可确定多波束测深数据抽稀网格间距的大小,该法适用于多波束测深数据抽稀的应用中。     

一种改进的基于TIN的多波束测深数据抽稀算法

多波束测深数据具有海量性与冗余性特征,海量的多波束数据不利于海底DEM构建与海图生产。因此,对于离散的多波束测深数据,行之有效的抽稀算法在多波束测深数据处理与应用中尤为重要。文中分析了常用的数据抽稀算法在数据处理速度以及特征地形保留方面的缺陷,提出一种通过改进基于TIN的数据处理流程的抽稀算法,并对比分析了抽稀前后海底地形特征。实验结果表明,改进的抽稀算法在数据量增大时依然可以保持较高的抽稀速度,能有效地提高数据抽稀的效率,准确保留海底地形特征。     

海量多波束数据抽稀方法的比对分析

针对构建海底DEM高效率、高精确度的要求,对比分析了海量多波束水深数据的抽稀方法。利用格网分块结构高效组织海量多波束水深数据,分别采用三种数学模型内插网格节点水深值,实现了不同网格尺度下的数据抽稀。实验证明:所提分块索引策略能提高多波束数据抽稀效率;距离加权内插模型能有效提高海底DEM模型的准确度。     

多波束海底地形水深注记抽稀软件对比

多波束采集的海底地形数据具有海量性与冗余性特征,海量的多波束数据不利于海底DEM构建与水深图生产。因此,对于离散的多波束测深数据,行之有效的抽稀算法在多波束测深数据处理与水深图制图中尤为重要。本文介绍了常用的数据抽稀软件南方CASS、Fledermaus以及CARIS的原理与方法,并对比分析了各个软件的数据抽稀结果,在一定程度上为后续的科学研究与工程建设提供参考。     

面向地形匹配的多波束测深数据抽稀方法研究

基于多波束测深的地形定位是水下潜器导航技术研究和发展的重点,多波束测深数据的高精度快速重采样是水下地形匹配定位的前提。传统的实时抽稀方法因对多波束测深数据模型的过分简化而效果欠佳。参考Douglas-Peucker算法和点云数据抽稀方法,采用角度-弦高联合准则对多波束每ping数据进行抽稀处理,参考导航地形图对抽稀后的多ping数据基于点云离散度进行二次抽稀处理,从而实现多波束测深数据的高精度快速抽稀处理。典型的数学仿真地形和实测多波束条带数据实验表明:文中提出的抽稀方法数据抽稀率仿真地形在85%以上,实测地形在90%以上,数据抽稀前后点云构成的曲面DEM误差在3%以内,并且算法实时性较好。     

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。     

基于骨架线的Douglas-Peucker算法改进

针对Douglas-Pecuker算法中以垂直距离为化简指标的不足,提出了以骨架线为化简指标的改进算法.在对曲线凸凹顶点识别基础上,通过三角网的构建实现了凸点到基线的骨架线的提取,结合Douglas-Peucker算法的一般步骤,进行了曲线化简实验和方法的比较,验证了改进算法在保持线要素形态特征上的合理性.     

多波束测深系统换能器的安装校准分析

在多波束测深系统的换能器安装与使用过程中,由于无法保证换能器坐标系统与船体坐标系统完全重合,因此必须进行横摇、纵倾以及航向偏差校准与改正,使两者坐标系统相一致.详细分析了多波束测深系统换能器安装校准的原理和方法,以"亚美通道"海底光缆路由调查中,挪威 Simrad EM 3000 多波束测深系统的安装与校准为例,阐述了其安装校准方法及在海底地形测量中的应用.     

一种多波束测深声线跟踪自适应分层方法

为解决声线跟踪精度与计算量之间的矛盾,在常梯度分层声线跟踪法的基础上,提出了一种适用于多波束测深的声线跟踪自适应分层方法,即利用Douglas-Peucker算法对原始声速剖面数据进行筛选分层。给出了不同阈值的分层结果,并对等间隔分层与自适应分层的声线跟踪结果进行了比较。实验结果表明,自适应分层法能够顾及到声速结构变化规律,有效提取声速变化节点,克服了人工选点的不足;在相同计算量情况下,自适应分层法声线跟踪精度要优于传统的等间隔分层法。本方法能够有效解决声线跟踪精度与计算量之间的矛盾,具有良好的工程应用价值。     

JFR 海底热液区多波束声纳数据处理与分析

基于收集到的东太平洋海隆北段Juan de Fuca Ridge热液活动区的高精度多波束声纳数据,应用加权移动平均算法, 生成典型的高精度海底DTM;应用声纳图像处理技术,生成高分辨率海底声纳镶嵌图,并对其海底地形及海底声学图像进行 处理和分析。通过处理与分析,对JFR热液区海底地形地貌特征有了初步认识,对于我国大洋调查和海底热液区探测具有一 定的借鉴作用。     

基于分区自适应阈值的声呐障碍物检测算法研究

针对UUV避碰声呐探测障碍物过程中自主选择分割阈值进行障碍物检测的问题,提出了基于分区自适应阈值的障碍物检测算法。首先将避碰声呐图像均匀分为相同大小的图像块,对每个图像块基于最大类间方差算法确定该区域障碍物图像分割的高低阈值,然后对检测到的障碍物进行形态学处理去除孤立噪声点,对目标区域进行连通性分析及内部空洞处理,最终得到完整的障碍物轮廓信息。通过湖试数据验证表明了该方法对声呐障碍物检测的有效性。     

一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法

针对当前海图抽选过程由于缺乏有效的海图抽选算法,而造成抽选效率不高甚至有可能漏选海图的问题,按照海图抽选原则并利用海图比例尺及海图覆盖区域信息,对船舶航行区域进行分级处理,提出了一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法,阐述了该算法的基本思路和实现步骤,并通过实验验证了该算法的可行性。     

基于小波阈值算法的海杂波信号降噪

为有效提取噪声背景下的海杂波信号,针对海杂波信号非线性非平稳的特点,提出基于小波阈值算法对实测海杂波数据去噪。在噪声水平未知条件下,提出基于噪声主要在高频段且能量较小、信号主要集中在低频段思想的噪声判断准则。为验证小波去噪效果,将该算法对含有噪声的海杂波实测数据进行去噪,采用均方差和降噪信号信噪比两项指标衡量去噪效果,并与均值和中值等去噪方法对比,小波算法在这两项指标均优于其他算法;此外,实验结果还表明,db2小波在双曲线阈值函数和HeurSure阈值模式下优于其他小波去噪效果。     

基于FPGA的自动门限线谱检测研究

由于海洋环境噪声的起伏变化,采用固定门限来进行线谱检测容易造成线谱的漏报或伪峰的误识。根据背景噪声方差的变化采取自动门限可更好地适应背景的变化,能使线谱检测达到更好的效果。通过仿真对采用固定门限和自动门限的检测方法进行了研究和分析,验证了自动门限法的有效性,并采用 FPGA 实现了自动门限线谱检测算法。     

绝对精度阈值约束的大地线内插算法

现有的大地线内插算法主要存在以下问题:一是无法脱离海图载体的地图投影性质及其比例尺大小的限制;二是最大插值间隔需人为给定;三是算法结果的精度无法自适应调整。针对上述问题,根据地球曲率解算出由空间直线替代大地线所对应的地球椭球面上的长度,并以此作为最大插值间隔,提出一种绝对精度阈值约束的大地线内插算法。利用经典算例对算法的正确性和结果精度进行了实验验证,结果表明,该算法不仅可以根据绝对精度阈值自适应地调整最大插值间隔,还提高了结果的绝对精度,而且对大地线的距离亦具有广泛适用性。     

基于奇异值分解的带乘性噪声广义系统最优滤波算法

针对带乘性噪声广义系统,基于已有最优滤波理论,利用矩阵的奇异值分解,在线性最小方差准则下,给出了一种具有数值稳定性的状态最优滤波算法。该算法在计算过程中可以始终保持误差协方差阵的对称性,在一定程度上解决了由于计算机舍入误差导致滤波算法失效的问题,具有较好的稳定性和鲁棒性。最后仿真例子表明了该算法的有效性。     

基于影响域的群岛选取方法

针对当前海图制图综合中岛屿手工选取作业效率低,选取结果受制于作业人员业务水平和工作态度等不足,提出了一种基于影响域的岛屿自动选取方法。首先,分析了群岛选取的一般原则、方法、步骤;然后,引入影响域这一概念,通过定义岛屿影响域,创建了岛屿影响域模型;最后,设计了影响域覆盖范围最大的轮次选取规则,实现了岛屿的自动选取。实验结果表明:该方法实现了岛屿的自动选取,且选取结果的优劣与影响域的半径设置有关。     

选权迭代抗差估计的初值选取方法分析

粗差探测是测量数据处理领域的重要研究课题,分别基于最小二乘(LS)、一次范数最小(L1)、最小平方中位数(LMS)和最小截平方和(LTS)方法选取选权迭代法的初值,联合IGGⅢ方案进行抗差估计。通过算例从筛选粗差个数、参数差值的平方和、验后单位权中误差等3个指标,对几种初值选取方法的的抗差能力进行比较分析。结果表明:LMS、LTS方法选取初值的方法效果最好,L1方法抗粗差能力次之,LS方法只能在粗差较少的情况下有效。     

基于拉依达准则的自适应小波阈值选取方法

根据潜艇磁异常目标信号持续时间短、海浪磁场噪声依赖于时间和位置的特性,应用拉依达准则提出了一种有效区分海洋背景磁噪声和磁目标信号的自适应小波阈值选取方法。采用不同小波阈值选取法对含有海洋背景噪声的潜艇磁目标信号进行降噪处理,通过对比各阈值法降噪后的峰值信噪比(PSNR)和均方误差(MSE),验证了本文提出的自适应小波阈值选取方法的有效性。