多波束条带测深仪的动态测量误差评估

对于近年发展起来的多波束条带测深仪,其动态测量误差的评估是一项尚未完善解决的课题。本文提出了一种多波束条带测深仪动态测量误差的评估方法,并用海试结果证明了该方法的实用有效性。该方法可以推广应用到其它多波束测量声呐系统的动态测量误差分析与估计中。     

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     

相控阵馈源MVDR波束合成器缓解RFI仿真

相控阵馈源(Phased array feeds, PAFs)接收机作为下一代微波接收机,为大口径射电天文望远镜的射电干扰(Radio Frequency Interference, RFI)缓解工作带来了新的解决方法. PAFs接收机对射电望远镜焦平面的电磁波进行空域采样,返回时域阵列信号,使用最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response, MVDR)波束合成器可以自适应地识别RFI的方向,同时抑制RFI在输出信号中的功率,从而达到提升射电望远镜灵敏度的效果.仿真结果表明MVDR波束合成器对有源高能量的射电干扰有很强的识别能力和一定程度的缓解能力,同时,该波束合成器对各阵元信道中加性噪声累积引起的无源干扰有很强的抑制能力,因此, PAFs接收机的MVDR波束合成器可以增强日益复杂电磁波环境下射电望远镜的抗干扰能力.     

特定环境下水下地形和碍航物的复合探测

对水下地形、碍航物的搜寻方式已由过去的单一设备探测向多种设备复合探测转变。介绍了多种复合探测的基本方法和特点。通过沉船、飞机残骸和航道扫测实例,证明复合探测可大幅度增强水下地形测量结论和水下失落物搜寻判别的真实性、可靠性,同时缩短了搜寻时问,提高了工作效率。     

南黄海中部海区海底地貌特征

利用南黄海中部海区重点区域进行的多波束全覆盖勘测数据,并结合周边最新的水深资料编制了南黄海中部海区1：50万的海底地形图(略)及海底地貌图。依据此地貌图,对该区域的地貌类型及区域地貌特征进行了分析研究,在此基础上对地貌进行综合分级分类。     

多波束测深成果精度评估方法探讨

为检验多波束测深成果质量,需对测深数据处理结果作精度评估。国内诸多规范规定了利用主检测线交叉点不符值计算均方根差的评估方法,但在实际应用时由于均方根差值受水深深度影响异常明显,无法合理表达测量结果的好坏,对测量精度评估意义不明显。为更客观反映多波束测深成果精度,提出统一采用相对误差作水深测量精度评估指标的方法,对主检不符值具体计算方法给出了若干建议。     

深中通道碎石基础整平多波束测量技术

为解决沉管隧道及相关水下大型结构物施工对测深精度远高于传统水深测量规范的相关要求问题,以深中通道碎石基础整平限差要求±40 mm为例,分析了多波束测深系统的误差来源及理论测深精度,提出了削弱各误差项的方法,并结合实际工程进行了验证。通过对多次管节碎石基础的扫测结果表明,采用该套经优化处理的多波束测深系统能够满足该项目的高精度要求,提出的若干方法可为后续相关对测深精度要求较高的水下工程项目提供参考。     

基于RTK的测量艇实时姿态模型研究及应用

当前,小艇挂载单波束测深系统实施水深测量时,易受风、流、涌浪等复杂因素影响,导致水深测量精度偏低。为了探究船体姿态对水深测量数据精度影响机理,提升单波束水深测量精度,基于RTK实时测定船体三点的高程,结合小艇姿态改正模型,确定小艇实时姿态、航向、换能器动态吃水及升沉,重算深度及位置。通过在珠江口某海域设置不同姿态场景实测数据,计算实时小艇姿态等数据,分析不同船姿态对测深精度的影响规律,重算了水深及位置数据,有效地提高了单波束水深数据精度。     

3D正态分布变换在多波束自动校准中的应用

多波束测深数据存在横摇误差、纵摇误差、艏摇误差等,需进行校准。当前主要采用商业软件Caris进行人工手动校准,自动校准主要采用迭代最邻近算法等。针对Caris需要人工干预以及ICP容易陷入局部循环的缺陷,采用3D正态分布变换的配准方式,通过建立联合概率密度函数,采用似然函数建立匹配点云与目标点云之间转换关系。利用Hessian矩阵和梯度向量求最优化转换参数,完成多波束条带的自动校准。本文结合Caris中的人工配准结果,通过对3D-NDT算法匹配效果进行对比分析,验证了文中算法在平坦地区、斜坡区域等多种地形中都取得了更优的匹配效果,为实现多波束自动校准提供了重要的算法依据。     

星载方位多波束ScanSAR 成像

提出了一种新型星载方位多波束ScanSAR 工作模式, 实现了在保持方位向高分辨率的前提下对距离向 测绘带大幅扩展。分析了该工作方式的特点及主要相位误差, 给出了相应的误差补偿方法。介绍了该工作方式下回 波数据的模拟方法, 并讨论了几种适合该工作方式的成像算法。最后通过仿真对该工作方式的可行性及补偿方法的 有效性进行了验证。