多波束测深系统校验技术研究

论文摘要

本课题源自于国家科技支撑计划课题“海上遇险目标快速接近技术”的子课题,主要研究多波束测深系统校验技术,多波束测深系统能够对水下遇险目标进行大范围搜索并实现初步定位,便于救助打捞的实施,加快搜救速度。对多波束测深系统进行有效的校验能够提高水下探测的精度。本文从多波束测深系统的原理和特性出发,建立多波束测深系统空间分辨率模型,根据探测目标尺寸和水域环境的不同对多波束系统误差源进行分析,将声速、潮汐、横摇、纵倾、时延以及船速等多方面偏差进行综合处理,建立了各误差校正模型,根据各误差之间的相互影响,提出了参数校正流程。利用各传感器的位置和姿态信息,根据其与换能器的相关空间位置关系,综合潮汐和声速的修正,推导出了探测目标稳态深度和位置的传递公式,实现初步定位。而后将上述误差校正方法在大连附近海域进行试验,按照平行布线全覆盖的原则采集数据,并按照校正海底地形的不同要求分别选择试验海域,提高数据采集质量,将所得数据进行处理,把校正前后结果做了对比和精度分析。整个校正过程是反复进行的,当一轮校正完成后对校正结果不满足设定要求的步骤重新进行校正,直到结果满足预先设定的值。这种循环处理方式有效降低误差之间相互影响,避免某项校正出现问题给整个结果造成误差,明显提高多波束系统的水深和位置的测量精度。最后,将多波束系统校正模型和流程应用到实际工程中,应用此方法对系统进行校正,而后对校港池做海底地形探测,绘制出标准的港池水下地形图,为港池内船舶安全通行提供有力保障。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 多波束测深系统发展历史及国内外研究现状
• 1.3 多波束测深系统校验的目的及意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 系统组成及工作原理
• 2.1 系统组成部件及功能
• 2.2 多波束测深系统水声学原理
• 2.2.1 波束指向性
• 2.2.2 波束形成原理
• 2.3 多波束测深系统工作原理及数据预处理
• 2.3.1 多波束测深系统工作原理
• 2.3.2 多波束测深系统数据预处理
• 2.4 系统空间分辨率模型及可识别目标尺寸
• 2.4.1 多波束测深系统空间分辨率模型
• 2.4.2 多波束测深系统可识别目标尺寸
• 2.5 本章小结
• 第3章 误差分析及参数校正方法
• 3.1 多波束测深系统校验内容
• 3.2 多波束误差影响分析及校正模型
• 3.2.1 潮汐数据校正
• 3.2.2 声速数据校正
• 3.2.3 定位延时校正
• 3.2.4 姿态数据修正
• 3.2.5 船速和发射脉冲长度修正
• 3.3 各校正参数相互关联性分析
• 3.4 被测点位置和稳态深度推算
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统校正试验及应用
• 4.1 系统校正试验设计
• 4.1.1 测量前质量控制
• 4.1.2 多波束宏观误差校验
• 4.1.3 系统校正试验
• 4.2 利用多波束系统初步定位
• 4.3 工程应用
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历