什么是多波束系統(tǒng)

多波束測深系統(tǒng)是一種多傳感器的復(fù)雜組合系統(tǒng),是現(xiàn)代信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、高分辨顯示技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、數(shù)字化傳感器技術(shù)及其他相關(guān)高新技術(shù)等多種技術(shù)的高度集成。自70年代問世以來就一直以系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和技術(shù)含量高著稱，世界上主要有美國、加拿大、德國、挪威等國家在生產(chǎn)。

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多波束系統(tǒng)的核心介紹

測深系統(tǒng)的換能器基陣，由發(fā)射聲信號的發(fā)射陣和接收海底反射回聲信號的接收陣組成。發(fā)she器發(fā)出一個扇形波束，其面垂直于航跡，一般開角為 60°～150°，航跡方向的開角約為0.5°～5°。接收陣接收海底回波信號，經(jīng)沿時(shí)或相移后后相加求和，形成幾十個或者數(shù)百個相鄰的波束。航跡方向的波束開角一般為1°～3°，垂直于航跡的開角為0.5°～3°。組合發(fā)射和接收波束可得到幾十個或幾百個窄的測深波束。換能器基陣可以直接裝在船底或在雙體船上拖曳。為了保證測量精度，必須消除船在航行時(shí)縱橫搖擺的影響，一般采用姿態(tài)傳感器進(jìn)行姿態(tài)修正。

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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，經(jīng)過模擬/數(shù)字信號處理,形成多個波束，同時(shí)獲得幾十個甚至上百個海底條帶上采樣點(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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多波束系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

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由于多波束的測量成果需要在地理框架下表達(dá)，因此波束在海底投射點(diǎn)的位置計(jì)算便成為多波束數(shù)據(jù)處理的一個關(guān)鍵問題。波束在海底投射點(diǎn)位置計(jì)算需要船位、潮位、船姿、聲速剖面、波束到達(dá)角和往返時(shí)間等參數(shù)。

計(jì)算過程包括：

①姿態(tài)改正。橫搖直接影響波束到達(dá)角，對于補(bǔ)償性多波束系統(tǒng)，船體的橫搖在波束接收時(shí)已經(jīng)得到改正；對于無補(bǔ)償性系統(tǒng)，通過擴(kuò)大扇面角來實(shí)現(xiàn)回波的接收?？v搖大小到一定的程度時(shí)，海底投射點(diǎn)深度和平面位置的計(jì)算也必須考慮其影響。

②根據(jù)波束到達(dá)角、往返時(shí)間和聲速剖面，計(jì)算波束投射點(diǎn)在船體坐標(biāo)系下的平面位置和水深。

③根據(jù)航向、船位和姿態(tài)參數(shù)確定船體坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將船體坐標(biāo)系下的波束投射點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地理坐標(biāo)。

④根據(jù)船體坐標(biāo)系原點(diǎn)與深度基準(zhǔn)面之間的關(guān)系，將船體坐標(biāo)系下的水深轉(zhuǎn)化為海圖深度。