CN102721966B - 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 - Google Patents
相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102721966B CN102721966B CN 201210211842 CN201210211842A CN102721966B CN 102721966 B CN102721966 B CN 102721966B CN 201210211842 CN201210211842 CN 201210211842 CN 201210211842 A CN201210211842 A CN 201210211842A CN 102721966 B CN102721966 B CN 102721966B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- depth
- depth measurement
- under
- sequence
- mean
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及相干类测深声纳测深领域,尤其涉及一种基于相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统。
背景技术
相干类测深声纳通过采用多条固定间距的平行接收线阵,利用各接收阵间相位差信息来计算海底来波方向,从而确定海底深度。常见的相干测深声纳主要有常规测深侧扫声纳和高分辨率测深侧扫声纳。这类声纳均利用相位差信息进行测深。文献《测深侧扫声呐差分相位估计的不定度》中给出了差分相位估计的均值和方差解析表式,即不定度。该表达式表明在时空相关函数相位上除了正常相位差项外,还附加了一项误差项。并通过架设海底是一反向散射薄层,从理论和实验角度解释了正下方测深误差存在的原因。虽然通过对声纳参数进行适当的选择可以减弱这种误差的影响,但其在正下方的测深精度仍无法与其它测深点精度比拟。
关于测深侧扫声纳测深精度及正下方测深问题已有诸多学者进行了系统的研究和分析。不过这些分析大多是基于传统的相干测深声纳而言的。文献《Bathymetric Side scan Sonar Bottom Estimation Accuracy:Tilt Anglesand Waveforms》中比较系统的对测深侧扫声纳测深精度在基阵安装角及信号形式进行了分析,给出了正下方无法测深而形成测深空白的原因,但没有给出解决方案。文献《Post-processing and Corrections of Bathymetry Derivedfrom Side-scan Sonar Systems:Application with SeaMARC II》中结合SeaMARC II测深侧扫声纳给出了解决正下方测深空白的问题,其将测深仪等设备获得的底深度应用内插方法填补正下方测深空白。该方法中应用测深仪获取正下方区域深度信息,其不但需要额外增加设备,而且新设备只能获取正下方一个测深点,不足以提高正下方区域的测深精度。文献《SurveyOperations and Results Using a Klein 5410 Bathymetric Side scan Sonar》中结合Klein 5410测深侧扫声纳分析了正下方测深不足的问题,其提出解决正下方测深的方法是通过加密测线,使下一测线深测时覆盖本次测线的正下方区域来获得测深数据。但该方法要求探测测线间距需满足50%以上的测深覆盖,显然该方法探测效率极低不可取。
因此,目前需要一种基于相干类测深声纳就能够实现正下方区域高精度测深的方法,有效地弥补相干类测深声纳在正下方区域的测深缺陷,提高相干类测深声纳的工作效率。
发明内容
为实现上述目的,本发明提供了一种相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统。
进一步的,所述通过变阈值方法,利用所述正下方可信底平均深度规划利用相干侧深声纳获得的原始相干测深序列,具体为,从底回波起始点开始计算测深深度序列所述测深深度序列包括,左舷测深序列正下方区域可信底平均深度右舷测深序列其中,所述左舷测深序列和所述右舷测深序列为所述原始相干测深序列;计算出水平方向波束主瓣覆盖宽度w;从所述测深深度序列中找出水平坐标位于[-w/2,w/2]范围内的测深点Dx≤w/2;设定滑动阈值Tx;保留所述测深点Dx<w/2中的点,去除超出对应阈值的点,形成新的测深序列D′x≤w/2,与所述测深深度序列中水平坐标位于[-w/2,w/2]之外的测深点构成测深结果输出。所述水平方向波束主瓣覆盖宽度其中θ-3dB为根据左右舷正下方波束形成的结果计算出的主瓣宽度。所述滑动阈值Tx=x2+T0,其中,x为所述测深点Dx≤w/2中各测深点对应的水平坐标,T0为利用相干法和/或幅度法测量时的允许误差。
进一步的,所述计算正下方可信底平均深度之前,包括:对左右舷各多条接收通道获得的正交采样数据进行脉冲压缩处理后在正下方做波束形成;在所述在正下方做波束形成的结果上应用逐步细化分段能量比较方法精确定位底回波的起始点,根据底回波的起始点分别计算左、右舷原始相干测深序列;所述在正下方做波束形成的结果上计算正下方可信底平均深度
进一步的,该系统还包括在所述计算正下方可信底平均深度之前,对左右舷各多条接收通道获得的正交采样数据进行脉冲压缩处理后在正下方做波束形成的模块;在所述在正下方做波束形成的结果上应用逐步细化分段能量比较方法精确定位底回波的起始点的模块;根据底回波的起始点分别计算左、右舷原始相干测深序列的模块;在所述在正下方做波束形成的结果上计算正下方可信底平均深度的模块。
本发明提供的一种相干类测深声纳正下方高精度测深的方法及系统,有效地弥补了相干类测深声纳在正下方的测深缺陷,实现了相干类测深声纳全覆盖范围内的高精度侧深。本发明无需在相干类侧深声纳添加外增设备,且计算量小,易于在原有系统上升级,可广泛应用于现在有的相干类测深声纳系统。
附图说明
图1为本发明实施例中相干类测深声纳正下方高精度测深方法流程图;
图2a和图2b为本发明实施例中应用本方法处理前后的左舷正下方测深结果比较图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明的主要目的是提高相干类测深声纳正下方的测深精度,其先后将左右舷获得的原始AD数据在正下方做波束形成,再综合左右舷在正下方形成的波束,在这三个波束形成输出结果上应用质心法获得三个正下方区域底平均深度估计,再通过计算得到正下方区域可信底平均深度,并以此深度信息为参考来规划左右舷获得的原始测深序列。从而提高相干类测深声纳正下方的测深精度。
图1为本发明一个实施例中的利用相干类测深声纳正下方区域高精度的测深方法流程图。该方法的实施步骤如图1所示。取一Pi ng测深原始波形数据为例。
步骤101,按照常规相干探测方法在进行海底探测时,通过相干类测深声纳获得左右舷原始波形数据,相干类测深声纳采用多条接收阵接收海底回波信号,其中包含左右舷的多条接收通道接收的正交采样数据,然后分别对各通道数据进行脉冲压缩处理。
步骤102,分别将左右舷多条接收阵接收的信号在正下方做波束形成。
步骤103,在波束形成结果上应用逐步细化分段能量比较的方法精确定位底回波的起始点,即精确找到海底回波出现的起始位置。
步骤104,分别获取左右舷的原始相干测深序列。
从在步骤103中获得的底回波起点开始,对回波数据分段应用DOA(波达方向)估计获得左右舷底回波各散射点信号的来波方向角,进而得到相干法测深的原始相干测深序列。
具体的,根据获得左、右舷的底回波数据所对应的来波方位角及声程计算底回波各散射点的深度和水平位置信息,从而得到左舷相干测深结果,即左舷测深序列及右舷相干测深结果,即右舷测深序列左舷测深序列和右舷测深序列为原始相干测深序列。
步骤106,计算底平均深度估计3及主瓣宽度θ-3dB。
同时,计算该波束形成的主瓣宽度θ-3dB。
具体的规划过程如下:
其次,利用Dx≤w/2中各测深点所对应的水平坐标x设定一滑动阈值Tx=x2+T0,T0为利用相干法和/或幅度法测量时的允许误差。
通过测试表明该方法通过对相干测深声纳获得的原始相干测深序列进行数据处理,能有效去除正下方误差较大的测深点,从而提高正下方区域测深精度。
图2a和图2b为本发明一个实施例中应用本方法处理前后的左舷正下方测深结果比较图。
在测深侧扫声纳的一Ping测深数据中,通过左舷多条接收阵接收的波形信号形成的波束计算正下方底深度估计米。通过右舷多条接收阵接收的波形信号形成的波束计算正下方底深度估计米。综合左右舷接收波形信号形成的波束,通过计算得到的深度估计米。通过计算三次深度估计均值及方差,最终得到可信深度为 米。
图2a为原测深声纳相干法测深结果,从图中可以看出应用相干法得到的正下方测深序列中有比较明显的跳点。这些跳点的存在影响了声纳测深的精度。通过将米作为正下方区域的参考深度来规则化原相干测深序列,可以去掉明显偏离实际深度的测深点。从而得到图2b所示的测深序列,提高了原相干测深声纳在正下方的测深精度。
同样的,利用该方法处理右舷正下方的探测结果也可达到与上述左舷正下方测深结果同样的精度。
本发明在现有数据基础上,将相干法测深与幅度法测深这两种方法进行了有效的融合,有效地提高相干类侧深声纳正下方测深精度。并且该方法不需额外增加传感器设备,也不需要加密测线提高测深区域重叠度,从而极大利用了测深声纳的宽覆盖性能,提高了声纳的工作效率。
并且,该方法是基于现有的相干类侧深声纳系统,新方法在提升系统正下方测深性能而引入的数据处理计算量少,所以易于在现有的系统上进行改进和升级,从而可以极大地节约系统性能升级所带来的成本。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种相干类测深声纳正下方高精度测深方法,其特征在于,
所述通过变阈值方法,利用所述正下方可信底平均深度规划相干侧深声纳获得的原始相干测深序列,具体为,
计算出水平方向波束主瓣覆盖宽度w;
设定滑动阈值Tx;
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述滑动阈值Tx=x2+T0,其中,x为所述测深点Dx≤w/2中各测深点对应的水平坐标,T0为利用相干法和/或幅度法测量时的允许误差。
6.一种相干类测深声纳正下方高精度测深系统,其特征在于,包括:
通过变阈值方法,利用所述正下方可信底平均深度d规划相干测深声纳获得的原始相干测深序列的模块;
所述通过变阈值方法,利用所述正下方可信平均深度d规划相干测深声纳获得的原始相干测深序列,具体为,
计算出水平方向波束主瓣覆盖宽度w;
设定滑动阈值Tx;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201210211842 CN102721966B (zh) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201210211842 CN102721966B (zh) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102721966A CN102721966A (zh) | 2012-10-10 |
CN102721966B true CN102721966B (zh) | 2013-09-18 |
Family
ID=46947782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201210211842 Active CN102721966B (zh) | 2012-06-20 | 2012-06-20 | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102721966B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102721966B (zh) * | 2012-06-20 | 2013-09-18 | 中国科学院声学研究所 | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 |
CN105044705B (zh) * | 2015-06-09 | 2018-12-07 | 哈尔滨工程大学 | 一种多波束测深声纳多子阵波束锐化方法 |
CN105891836A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-24 | 中国船舶重工集团公司第七〇五研究所 | 一种基于测深侧扫声纳的二次回波抑制及地貌图融合方法 |
US10718865B2 (en) * | 2018-05-14 | 2020-07-21 | Coda Octopus Group | Method of compressing beamformed sonar data |
US20220381891A1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | FLIR Belgium BVBA | Sonar bottom reacquisition systems and methods |
CN114509720A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-17 | 国网河北省电力有限公司信息通信分公司 | 一种电网设备室内定位方法、装置及终端设备 |
CN115047464B (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-01 | 北京星天科技有限公司 | 双探头多波束测深方法和装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5623524A (en) * | 1967-03-01 | 1997-04-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for measuring the depth of an underwater target |
US6595315B1 (en) * | 1999-09-17 | 2003-07-22 | Furuno Electric Company, Limited | Underwater detecting apparatus, depth measuring apparatus and display apparatus |
CN101149436A (zh) * | 2007-11-06 | 2008-03-26 | 哈尔滨工程大学 | 超宽覆盖多波束测深侧扫声纳装置 |
CN101271155A (zh) * | 2008-04-25 | 2008-09-24 | 哈尔滨工程大学 | 用浅海低频相干矢量声场干涉结构探测并判别目标的方法 |
CN101587187A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 中国科学院声学研究所 | 一种测深声纳系统偏差校正方法 |
CN102721966A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-10 | 中国科学院声学研究所 | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1110709C (zh) * | 2001-09-13 | 2003-06-04 | 中国科学院声学研究所 | 用于测量海底微地貌的高分辨测深侧扫声纳系统和测量方法 |
CN100454037C (zh) * | 2005-07-22 | 2009-01-21 | 中国科学院声学研究所 | 一种获取高分辨率测深侧扫声纳阵的阵元组合方法 |
CN101788666B (zh) * | 2010-03-17 | 2012-01-04 | 上海大学 | 基于多波束声纳数据的水下三维地形重建方法 |
-
2012
- 2012-06-20 CN CN 201210211842 patent/CN102721966B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5623524A (en) * | 1967-03-01 | 1997-04-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for measuring the depth of an underwater target |
US6595315B1 (en) * | 1999-09-17 | 2003-07-22 | Furuno Electric Company, Limited | Underwater detecting apparatus, depth measuring apparatus and display apparatus |
CN101149436A (zh) * | 2007-11-06 | 2008-03-26 | 哈尔滨工程大学 | 超宽覆盖多波束测深侧扫声纳装置 |
CN101271155A (zh) * | 2008-04-25 | 2008-09-24 | 哈尔滨工程大学 | 用浅海低频相干矢量声场干涉结构探测并判别目标的方法 |
CN101587187A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 中国科学院声学研究所 | 一种测深声纳系统偏差校正方法 |
CN102721966A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-10 | 中国科学院声学研究所 | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
基于相干原理的多波束测深新算法;张毅乐; 李海森; 么彬; 周天;《海洋测绘》;20101130;第30卷(第6期);8-11 * |
浅水高分辨率测深侧扫声纳系统及其海上应用;孙宇佳; 刘晓东; 张方生; 邱志强;《海洋工程》;20091130;第27卷(第4期);96-102 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102721966A (zh) | 2012-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102721966B (zh) | 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统 | |
CN102927974B (zh) | 多波束测深系统检测方法 | |
CN107179535A (zh) | 一种基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法 | |
Gassmann et al. | Three-dimensional tracking of Cuvier's beaked whales' echolocation sounds using nested hydrophone arrays | |
CN111537982B (zh) | 一种畸变拖曳阵线谱特征增强方法及系统 | |
CN110703203A (zh) | 基于多声学波浪滑翔机的水下脉冲声定位系统 | |
CN103454616B (zh) | 一种十字型振速梯度水听器的方位估计方法 | |
CN110703259B (zh) | 基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法 | |
CN109655834B (zh) | 基于恒虚警检测的多波束声呐测深方法及系统 | |
RU2654365C1 (ru) | Устройство получения информации о шумящем в море объекте | |
CN103267966A (zh) | 一种单个二维压差式矢量水听器方位估计的方法 | |
KR20180096482A (ko) | 수중 표적 움직임 분석 방법 | |
US7397427B1 (en) | Phase event detection and direction of arrival estimation | |
CN111025273B (zh) | 一种畸变拖曳阵线谱特征增强方法及系统 | |
Xin et al. | A TOA/AOA underwater acoustic positioning system based on the equivalent sound speed | |
CN113011006A (zh) | 一种基于互相关函数脉冲波形匹配的目标深度估计方法 | |
CN110907937B (zh) | 一种基于“t”型阵的掩埋物合成孔径三维成像方法 | |
Wu et al. | Deep water acoustic range estimation based on an ocean general circulation model: Application to PhilSea10 data | |
CN113640808B (zh) | 浅水区海底电缆埋深探测方法及装置 | |
US10890647B2 (en) | Forward acoustic scattering based double-transmitter and double-receiver networking target detection system and method thereof | |
CN1804656B (zh) | 一种利用电离层回波进行高频雷达天线阵列通道校正的方法 | |
CN103901421A (zh) | 基于对角减载的水声阵列smi-mvdr空间谱估计方法 | |
US8130592B2 (en) | Correlation method for SONAR or RADAR | |
CN113820680B (zh) | 一种基于协方差的多帧海陆雷达回波分割方法 | |
RU2378663C1 (ru) | Способ определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |