多波束系統(tǒng)的原理介紹

多波束測深系統(tǒng)是利用安裝于船底或拖體上的聲基陣向與航向垂直的海底發(fā)射超寬聲波束，接收海底反向散射信號(hào)，經(jīng)過模擬/數(shù)字信號(hào)處理,形成多個(gè)波束，同時(shí)獲得幾十個(gè)甚至上百個(gè)海底條帶上采樣點(diǎn)的水深數(shù)據(jù)，其測量條帶覆蓋范圍為水深的2一10倍,與現(xiàn)場采集的導(dǎo)航定位及姿態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合,繪制出、高分辨率的數(shù)字成果圖。

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多波束測深系統(tǒng)的組成

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多波束測深系統(tǒng)一般由聲學(xué)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、輔助參數(shù)測量子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)組成。

①聲學(xué)子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)波束的發(fā)射和接收。

②數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)完成波束的形成，并將接收到的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采集信號(hào)往返程傳播時(shí)間。

③輔助參數(shù)測量子系統(tǒng)主要由定位傳感器、姿態(tài)傳感器、聲速剖面儀和電子羅經(jīng)組成，負(fù)責(zé)測量船位置、姿態(tài)、航向和海水聲速傳播特性的測定。

④數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)綜合利用聲波信號(hào)傳播時(shí)間、定位、姿態(tài)、聲速剖面和潮位等觀測信息，計(jì)算波束在海底投射點(diǎn)的坐標(biāo)和深度，并繪制海底地形二維平面圖和三維立體圖。

新型技術(shù)——多波束系統(tǒng)

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多波束測深技術(shù)是現(xiàn)代水下探測領(lǐng)域的新興技術(shù)，它集成了現(xiàn)代空間測控技術(shù)、聲吶技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)等一系列高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對水下探測目標(biāo)的和高密度測量。地球軟件多波束數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是目前國內(nèi)較為先進(jìn)、精度較高的多波束測深系統(tǒng)，它主要由OCTANS光纖羅經(jīng)和運(yùn)動(dòng)傳感器、聲速剖面儀、側(cè)掃圖像處理系統(tǒng)、多波束數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)等共同組成。

影響多波束系統(tǒng)精度的因素有哪些

1 時(shí)延校準(zhǔn)

多波束時(shí)延誤差主要包括三個(gè)方面，定位設(shè)備與測深系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延、波浪運(yùn)動(dòng)與測深系統(tǒng)間的時(shí)延、羅經(jīng)與定位設(shè)備間的時(shí)延，后兩種產(chǎn)生的時(shí)延誤差相對較小，因此，在通常的測量中只考慮定位時(shí)延即可。在校準(zhǔn)時(shí)，選取在有突起的巖石、疏浚航道等有地形起伏的水域，采用同線同向不同速度穿越目標(biāo)，根據(jù)二者位移與速度之差求取時(shí)延，通常高船速可為低船速的二倍。

2 橫搖偏差校準(zhǔn)

橫搖偏差是指多波束換能器在安裝過程中產(chǎn)生的橫向角度偏差，導(dǎo)致的水深測量值誤差會(huì)隨其離開中央波束的夾角增大而增大。由于其他誤差均是垂直向誤差，因此建議首先校準(zhǔn)橫搖誤差。校準(zhǔn)時(shí)，選取海底平坦的海區(qū)，采用同線反向同速度各航行一次，反復(fù)計(jì)算，直至兩個(gè)海底平面重合位為止。

3 縱搖偏差校準(zhǔn)

縱搖偏差是指換能器縱向安裝偏差所引起的沿航跡前后向的位移。在校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選取航道邊坡等地形變化較大的水域進(jìn)行，采用同線反向同速度穿越目標(biāo)，調(diào)整縱搖角度使疊加在一起的兩組圖形重合，計(jì)算出縱搖角度。

4 艏搖偏差校準(zhǔn)

艏搖是指在平面上由于角度便宜所引起的平面上的相應(yīng)水神殿坐標(biāo)位置的偏差。艏搖偏差對邊沿波束的定位產(chǎn)生影響，且隨著深度增加而增大。在校準(zhǔn)時(shí)，選取航道邊坡或其他陡砍，同向同速距離覆蓋寬度的2/3倍布設(shè)兩條測線，調(diào)整YALL值，獲得艏搖偏差角度。

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