CN118035607A - 一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，属于多波束测深系统技术领域，用于计算多波束测深系统的覆盖率，包括根据海域范围，设计多波束初始测线布局，确保初始测线布局能够覆盖整个待测海域；计算相邻条带的重叠部分，考虑测线方向夹角，计算覆盖宽度，根据重叠部分和覆盖宽度计算覆盖率。本发明通过构建多波束测深系统的数学模型，根据坡度、换能器开角、海深、测线位置、测线方位夹角等参数准确计算覆盖率，实现了多波束测深系统的覆盖宽度以及覆盖率的量化，有利于进行多波束测深系统的测线优化。
Description
技术领域
本发明公开一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，属于多波束测深系统技术领域。
背景技术
多波束测深系统能够在多条测线上分别进行测量工作，相邻条带之间若距离较远，则会出现漏测，若相邻条带之间过近，可能会出现覆盖率过大的情况，导致同一任务中测线数量过大。寻找最优测线分布，也是寻找最优覆盖率的过程，但是现有技术中尚未公开多波束测深系统覆盖率的计算方法，导致无法根据计划的覆盖率布设测线。若能通过各种参数计算覆盖率，则可根据需求的覆盖率反推测线的各个参数，实现最优测线分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，以解决现有技术中，多波束测深系统的覆盖宽度难以计算的问题。
一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，包括：
S1根据海域范围，设计多波束初始测线布局，确保初始测线布局能够覆盖整个待测海域；
S2计算相邻条带的重叠部分；
S3考虑测线方向夹角，计算覆盖宽度；
S4根据重叠部分和覆盖宽度计算覆盖率。
S2包括，S2.1设起算测线为第条测线，第/>条测线的海水深度/>为：
；
式中，为海域中心点的海水深度，/>表示海底坡度，/>表示第/>条测线距海域中心点的距离。
S2包括，S2.2设换能器开角为，每条测线都在海底坡上投影开角为/>的直线，按对投影的直线一分为二；
邻近第条测线的第/>条测线的半条投影直线长度/>为：
。
S2包括，S2.3邻近第条测线的第/>条测线的半条投影直线长度/>为：
。
S2包括，S2.4第条测线和第/>条测线的重叠部分/>为：
；
式中，为第/>条测线和第/>条测线的距离。
S3.1计算相对坡度角：
；
式中，为测线方向夹角。
S3包括，S3.2计算海水深度：
。
S3包括，S3.3第条测线的覆盖宽度为：
。
S4包括，计算第条测线的覆盖率/>：
。
改变起算测线，计算任意测线的覆盖宽度和覆盖率。
相对比现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过构建多波束测深系统的数学模型，根据坡度、换能器开角、海深、测线位置、测线方位夹角等参数准确计算覆盖率，实现了多波束测深系统的覆盖宽度以及覆盖率的量化，有利于进行多波束测深系统的测线优化。
附图说明
图1是本发明的相邻条带的重叠部分示意图；
图2是测线方向夹角示意图；
图3是漏测现象示意图；
图4是重叠率过高现象示意图；
图5是理想覆盖情况示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，包括：
S1根据海域范围，设计多波束初始测线布局，确保初始测线布局能够覆盖整个待测海域；
S2计算相邻条带的重叠部分；
S3考虑测线方向夹角，计算覆盖宽度；
S4根据重叠部分和覆盖宽度计算覆盖率。
S2包括，S2.1设起算测线为第条测线，第/>条测线的海水深度/>为：
；
式中，为海域中心点的海水深度，/>表示海底坡度，/>表示第/>条测线距海域中心点的距离。
S2包括，S2.2设换能器开角为，每条测线都在海底坡上投影开角为/>的直线，按对投影的直线一分为二；
邻近第条测线的第/>条测线的半条投影直线长度/>为：
。
S2包括，S2.3邻近第条测线的第/>条测线的半条投影直线长度/>为：
。
S2包括，S2.4第条测线和第/>条测线的重叠部分/>为：
；
式中，为第/>条测线和第/>条测线的距离。
S3.1计算相对坡度角：
；
式中，为测线方向夹角。
S3包括，S3.2计算海水深度：
。
S3包括，S3.3第条测线的覆盖宽度为：
。
S4包括，计算第条测线的覆盖率/>：
。
改变起算测线，计算任意测线的覆盖宽度和覆盖率。
本发明中，相邻条带的重叠部分如图1所示，图中左侧的船作为起算测线时，两船具备相同的换能器开角，海底存在海底坡度/>时，左侧的船的海水深度/>比右侧的船的海水深度/>要大，其中/>是邻近第/>条测线的第/>条测线的半条投影直线长度，为了方便计算，还引入了/>、/>、/>，分别对应左侧的船中线至其换能器开角右侧边的长度、左侧的船换能器开角右侧边至右侧的船中线的长度、左侧的船换能器开角右侧边沿海底坡度至右侧的船中线的长度。
根据图1的情形，本发明对和/>的重叠部分进行计算，首先推导/>的计算公式：
；
，/>，/>，；
，/>，；
=/>。
对于的推导，区别是计算正切时需要加一部分（/>推导中，分母是减），到了最后使用诱导公式时，分母就会变为/>，即。
有关本发明中提到的测线方向夹角，如图2所示，将坡度法向投影在水平面上形成第一边，将测线方向投影在水平面上形成第二边，两边夹角就是测线方向夹角/>。随着/>从0度开始不断变化，换能器开角与坡度之间的切线（覆盖宽度）随之线性变化，测线方向与坡度法向投影夹角为0度，相对坡度角为0度，测线方向与坡度法向投影夹角为90度，相对坡度角为/>。
为0°时容易出现漏测现象，如图3所示，为解决这类问题，相邻条带之间距离应缩短至不发生漏测现象。相较于/>为其他值时，此时相邻条带之间距离最短，并且相邻条带间的覆盖率达到20%以上，测线数量也为最多，如图4所示，不符合最优路径的要求。
为90°时，各条带在坡面上的投影相互平行，如图5所示，可避免漏测发生，只需满足相邻条带之间覆盖率等于10%~20%即可。
按照以上方法计算具体的覆盖宽度及覆盖率以后，可根据具体的覆盖率数值需求，调整坡度、换能器开角、海深、测线位置、测线方位夹角等参数，以得到预期的覆盖率。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，包括：
S1根据海域范围，设计多波束初始测线布局，确保初始测线布局能够覆盖整个待测海域；
S2计算相邻条带的重叠部分；
S3考虑测线方向夹角，计算覆盖宽度；
S4根据重叠部分和覆盖宽度计算覆盖率。
2.根据权利要求1所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S2包括，S2.1设起算测线为第条测线，第/>条测线的海水深度/>为：
；
式中，为海域中心点的海水深度，/>表示海底坡度，/>表示第/>条测线距海域中心点的距离。
3.根据权利要求2所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S2包括，S2.2设换能器开角为，每条测线都在海底坡上投影开角为/>的直线，按/>对投影的直线一分为二；
邻近第条测线的第/>条测线的半条投影直线长度/>为：
。
4.根据权利要求3所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S2包括，S2.3邻近第条测线的第/>条测线的半条投影直线长度/>为：
。
5.根据权利要求4所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S2包括，S2.4第条测线和第/>条测线的重叠部分/>为：
；
式中，为第/>条测线和第/>条测线的距离。
6.根据权利要求5所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S3包括，S3.1计算相对坡度角：
；
式中，为测线方向夹角。
7.根据权利要求6所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S3包括，S3.2计算海水深度：
。
8.根据权利要求7所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S3包括，S3.3第条测线的覆盖宽度为：
。
9.根据权利要求8所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，S4包括，计算第条测线的覆盖率/>：
。
10.根据权利要求9所述的一种基于多波束测深系统的覆盖宽度计算方法，其特征在于，改变起算测线，计算任意测线的覆盖宽度和覆盖率。
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| CN117574627A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-20 | 南通大学 | 一种多波束测深系统测线长度计算模型的构建方法 |
| CN117706561A (zh) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 北京开运联合信息技术集团股份有限公司 | 数学模型的处理方法、装置、电子设备和存储介质 |
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