NO315766B1 - A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system - Google Patents

A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system Download PDF

Info

Publication number
NO315766B1
NO315766B1 NO20020430A NO20020430A NO315766B1 NO 315766 B1 NO315766 B1 NO 315766B1 NO 20020430 A NO20020430 A NO 20020430A NO 20020430 A NO20020430 A NO 20020430A NO 315766 B1 NO315766 B1 NO 315766B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
parameters
vessel
equation
vector
values
Prior art date
Application number
NO20020430A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20020430L (en
NO20020430D0 (en
Inventor
Jan Terje Bjoerke
Original Assignee
Jan Terje Bjoerke
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Terje Bjoerke filed Critical Jan Terje Bjoerke
Priority to NO20020430A priority Critical patent/NO315766B1/en
Publication of NO20020430D0 publication Critical patent/NO20020430D0/en
Priority to PCT/NO2003/000012 priority patent/WO2003065073A1/en
Publication of NO20020430L publication Critical patent/NO20020430L/en
Publication of NO315766B1 publication Critical patent/NO315766B1/en
Priority to DK200401289A priority patent/DK200401289A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004Means for monitoring or calibrating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8902Side-looking sonar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelsen relaterer seg til ekkolodding og spesielt til såkalte multistråleekkolodd-systemer. Oppfinnelsen handler mer nøyaktig om en fremgangsmåte for feltkalibrering av systemparametere i multistråleekkolodd-systemer som benyttes for sjøbunnskartlegging, hvor The present invention relates to sonar and in particular to so-called multi-beam sonar systems. The invention is more precisely about a method for field calibration of system parameters in multibeam sonar systems used for seabed mapping, where

et fartøy fører multistrålesvingerutstyr montert under nevnte fartøy for skårdekning av mange dybdeverdier i et plan hovedsaklig vinkelrett på fartøyets bevegelsesretning, med utsendelse av sonar-energi i et antall forskjellige vinkler med vertikalen og mottak av reflektert sonar-energi langs de samme vinkler, idet en målestripe fullføres ved å kjøre rett framover en gitt avstand, a vessel carries multi-beam transducer equipment mounted under said vessel for swath coverage of many depth values in a plane mainly perpendicular to the vessel's direction of movement, with the emission of sonar energy at a number of different angles with the vertical and the reception of reflected sonar energy along the same angles, as a measuring strip is completed by driving straight ahead a given distance,

overlappende målestriper dannes ved å kjøre nevnte fartøy i motsatte eller kryssende retninger, og overlapping measuring strips are formed by driving said vessel in opposite or crossing directions, and

målestripene transformeres til et felles referansesystem ved resampling av registrerte refleksjonstids-måleverdier for å opprette gittermodeller, the measuring strips are transformed into a common reference system by resampling recorded reflection time measurement values to create lattice models,

der nevnte systemparametere er parametre i en parametergruppe som innbefatter statiske korreksjoner (avvik, feil, offset) i rull (<J>), pitch (co), kompass (k), fartøyets bevegelsesretning (x), retning (y) i horisontalplanet vinkelrett på nevnte fartøys bevegelsesretning, vertikal dybderetning (H), skaleringsfaktor (my) i skårretningen, vinkelskaleringsfaktor og tidsforsinkelse (r), where said system parameters are parameters in a parameter group that includes static corrections (deviation, error, offset) in roll (<J>), pitch (co), compass (k), vessel's direction of movement (x), direction (y) in the horizontal plane perpendicular on the said vessel's direction of movement, vertical depth direction (H), scaling factor (my) in the swath direction, angular scaling factor and time delay (r),

Multistrålesystemer er forholdsvis nye systemer innen undervannsakustikk. Slike systemer benyttes til å observere havbunnens geometri under fartøyet. Informasjon om havbunnens geometri er viktig i mange anvendelser, for eksempel for oppmudring eller for å lage batymetriske kart. Multibeam systems are relatively new systems in underwater acoustics. Such systems are used to observe the geometry of the seabed beneath the vessel. Information about the geometry of the seabed is important in many applications, for example for dredging or for creating bathymetric maps.

I motsetning til tradisjonelle enstråleekkolodd er multistråleekkolodd i stand til å måle langt flere dybdepunkter i løpet av en gitt tidsperiode, fordi multistråleekkolodd opererer med flere stråler samtidig. In contrast to traditional single-beam echo sounders, multi-beam echo sounders are able to measure far more depth points during a given period of time, because multi-beam echo sounders operate with several beams at the same time.

Multistrålesystemer monteres vanligvis under båtens skrog og produserer et vifteformet strålemønster. Mange stråler utsendes samtidig, med en strålebredde på omtrent 2° vinkel i tverr-retning. Multi-beam systems are usually mounted under the boat's hull and produce a fan-shaped beam pattern. Many beams are emitted simultaneously, with a beam width of approximately 2° angle in the transverse direction.

Det finnes mange forskjellige multistrålesystemer, men de er alle basert på samme prinsipp. En lang rad av svingere/transdusere sender ut mange stråler med akustiske pulser samtidig. Avhengig av vanndybde, fartøyhastighet og strålevinkel kan det være mulig å dekke skår med lengde opp til 7-8 ganger vanndypet under transduseren. There are many different multi-beam systems, but they are all based on the same principle. A long row of transducers/transducers sends out many beams of acoustic pulses at the same time. Depending on water depth, vessel speed and beam angle, it may be possible to cover swathes with a length of up to 7-8 times the water depth below the transducer.

På grunn av ujevnheter på havbunnen vil den akustiske energien bli spredt i alle mulige retninger (diffraksjon) slik at bare en liten del av den utsendte energien kommer tilbake til svingeren. Due to unevenness on the seabed, the acoustic energy will be spread in all possible directions (diffraction) so that only a small part of the emitted energy will return to the transducer.

Den foreliggende oppfinnelsen dreier seg ikke om problemstillinger knyttet til å registrere det enkelte ekko korrekt, så derfor vil vi anta at den enkelte fotavtrykkrefleksjon er korrekt registrert. The present invention is not concerned with issues related to registering the individual echo correctly, so we will therefore assume that the individual footprint reflection is correctly registered.

Ved å se på vedlagte figur 1, ser vi at en komplett målesesjon, som kalles en målestripe, består av mange suksessive skår, utført mens fartøyet beveger seg framover. By looking at the attached figure 1, we see that a complete measurement session, which is called a measurement strip, consists of many successive swaths, carried out while the vessel is moving forward.

Multistrålesystemet påvirkes imidlertid av mange feilkilder, som en følge av det vifteformede strålemønsteret. Virkningen av disse feilkildene på de 3D koordinater systemet gir ut, samt multistråle-målingenes nøyaktighet, har vært tema for en rekke under-søkelser de senere årene. However, the multi-beam system is affected by many sources of error, as a result of the fan-shaped beam pattern. The effect of these error sources on the 3D coordinates the system outputs, as well as the accuracy of the multi-beam measurements, has been the subject of a number of investigations in recent years.

Innenfor kretser som bedriver kartlegging, merkes et økende behov for nøyaktige, digitale elevasjonsmodeller. Slike data benyttes hyppig til å beregne helning og riss av aspekt-, perspektiv- og gjennomsynstype. Den nye generasjonen multistråleekkolodd måler terrenghøyden med stor nøyaktighet. GPS eller andre geodetiske systemer bestemmer sensorenes posisjon med høy presisjon. Det er et påtrengende behov for nøyaktig kalibrering av multistråleekkolodd-systemer. Siden slike systemer er integrert i komplekse datasystemer, finnes det mange feilkilder. Feltkalibrering er derfor et viktig verktøy for å kontrollere at alle statiske feilkilder er tilstrekkelig korrigert og at de tilfeldige målefeil holder seg innenfor gitte skrankeverdier. Within circles that carry out mapping, there is a growing need for accurate, digital elevation models. Such data is frequently used to calculate slope and outline of the aspect, perspective and see-through type. The new generation of multi-beam sonar measures the terrain height with great accuracy. GPS or other geodetic systems determine the position of the sensors with high precision. There is an urgent need for accurate calibration of multibeam sonar systems. Since such systems are integrated into complex computer systems, there are many sources of error. Field calibration is therefore an important tool for checking that all static sources of error are sufficiently corrected and that random measurement errors remain within given threshold values.

I henhold til André Gddin: "Field procedures for the calibration of shallow water multibeam echo-sounding systems", Canadian Hydrographic Conference, June 1996, Halifax, Nova Scotia, Canadian Hydrographic Service og Internettartikkelen: http:// crunch. tee. arrny. milfmformation/ publications/ multibeam/ multibeam. html beskrives det en kalibreringsmetode som er beslektet med foreliggende oppfinnelse. Den tidligere kjente metoden tar imidlertid ikke hensyn til den tredimensjonale forflytningen av de målte punkter. Derfor er den ikke i stand til å beskrive sammenhengen mellom endring i dybde og endring i de plane koordinater (x, y). Dette forhold representerer en klar svakhet ved metoden. According to André Gddin: "Field procedures for the calibration of shallow water multibeam echo-sounding systems", Canadian Hydrographic Conference, June 1996, Halifax, Nova Scotia, Canadian Hydrographic Service and the Internet article: http:// crunch. tee. arrny. milfmformation/ publications/ multibeam/ multibeam. html describes a calibration method which is related to the present invention. However, the previously known method does not take into account the three-dimensional movement of the measured points. Therefore, it is not able to describe the connection between change in depth and change in the plane coordinates (x, y). This relationship represents a clear weakness of the method.

En annen metode er kjent fra "Operator Manual: Neptune, Bathymetric Post-Processing", Kongsberg Simrad AS, P.O. Box 111, N-3191 Horten, Norway. Dette er en kalibreringsmetode som baserer seg på en trinnvis framgangsmåte. Metoden beregner rull, pitch, kompass og tidsforsinkelse. Ulempen ved denne metoden er lav nøyaktighet på grunn av at korrelasjonen mellom parametrene som skal estimeres, ikke blir tatt hensyn til, og at metoden ikke utnytter kryssende striper eller mer enn to overlappende striper. Another method is known from "Operator Manual: Neptune, Bathymetric Post-Processing", Kongsberg Simrad AS, P.O. Box 111, N-3191 Horten, Norway. This is a calibration method based on a step-by-step procedure. The method calculates roll, pitch, compass and time delay. The disadvantage of this method is low accuracy due to the fact that the correlation between the parameters to be estimated is not taken into account, and that the method does not utilize crossing stripes or more than two overlapping stripes.

Den metode som er funnet å ligge nærmest oppfinnelsen, antas å være artikkelen "A study of digital correlation methods in post processing of multibeam sounder data", Jan Terje Bjørke and Ivar Maalen-Johansen, Kart og Plan no. 5, 1987, Universitetsforlaget, Oslo, Norway, pp. 473-477. Denne artikkelen viser hvordan en gradientmetode og minste kvadraters metode kan brukes for å sammenpasse multistrålestriper. Imidlertid tillates her at bare to striper kan sammenpasses, og korrelasjon defineres bare i forhold til en stripe, ikke i forhold til den sanne terrengoverflaten eller en tilnærming av denne. Denne tidligere metoden lider dessuten av det i beregningen er innført betingelser av en type der bilder (dvs. målesett av striper) forflyttes kortest mulig avstand fra sine utgangsposisjoner under korreleringen. Videre er det slik at den tidligere metoden ikke en gang beskriver hvordan gradientene eller de utjevnede dybdeverdier mellom overlappende striper skal beregnes. Den beskriver heller ikke hvordan troverdigheten til de beregnede parametere skal utledes. Endelig er det slik at den tidligere metoden angir et svært generelt sett av kalibrerings-parametere hvor ikke alle parametrene er like godt relatert til de operasjonelle forhold en feltkalibrering er underlagt (for eksempel kan parameteren ds; bare bestemmes dersom den sanne havbunnen er kjent, noe som betyr at det er umulig å bestemmé denne parameteren fra feltkalibrering med mindre sjøbunnen er kjent fra andre oppmålinger). The method found to be closest to the invention is believed to be the article "A study of digital correlation methods in post processing of multibeam sounder data", Jan Terje Bjørke and Ivar Maalen-Johansen, Kart og Plan no. 5, 1987, University Press, Oslo, Norway, pp. 473-477. This article shows how a gradient method and least squares method can be used to match multibeam stripes. However, here it is allowed that only two strips can be matched, and correlation is defined only in relation to a strip, not in relation to the true terrain surface or an approximation thereof. This earlier method also suffers from the fact that conditions of a type have been introduced in the calculation where images (ie measurement sets of stripes) are moved the shortest possible distance from their starting positions during the correlation. Furthermore, the previous method does not even describe how the gradients or the equalized depth values between overlapping stripes should be calculated. Nor does it describe how the credibility of the calculated parameters should be derived. Finally, it is the case that the former method specifies a very general set of calibration parameters where not all parameters are equally well related to the operational conditions a field calibration is subject to (for example, the parameter ds; can only be determined if the true seabed is known, something which means that it is impossible to determine this parameter from field calibration unless the seabed is known from other surveys).

Den foreliggende oppfinnelsen vil forbedre eller i det minste bøte på noen The present invention will improve or at least remedy some

av svakhetene ved den tidligere metoden diskutert ovenfor. of the weaknesses of the previous method discussed above.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for feltkalibrering av systemparametere slik som definert i innledningen. Fremgangsmåten kjennetegnes spesielt ved: å minimere differansen mellom målte striper og en approksimasjon til en sann sjøbunnstopografi ved å benytte likningen og X er en vektor av ukjente kalibreringsparametere, A1er en koeffisientmatrise, Pi er en vektmatrise for de målte dybdeverdier, Li er en vektor av differansene mellom en middelverdi H<*>(u) og H,(u), hvor In accordance with the present invention, a method for field calibration of system parameters as defined in the introduction has been provided. The procedure is characterized in particular by: minimizing the difference between measured stripes and an approximation to a true seabed topography by using the equation and X is a vector of unknown calibration parameters, A1 is a coefficient matrix, Pi is a weight matrix for the measured depth values, Li is a vector of the differences between a mean value H<*>(u) and H,(u), where

og n er antall overlappende striper i gitterpunkt u og Hj(u) er stripe i sin dybdeverdi i punktet u, L2er en vektor med a priori (gitt på forhånd) parameterverdier, og P? er en vektmatrise for parametere som skal beregnes. and n is the number of overlapping stripes at grid point u and Hj(u) is stripe in its depth value at point u, L2 is a vector with a priori (given in advance) parameter values, and P? is a weight matrix for parameters to be calculated.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen framgår av de vedlagte uselvstendige patentkravene 2-6. Preferred embodiments of the invention appear from the attached non-independent patent claims 2-6.

Det fremgår således at foreliggende oppfinnelsen hovedsakelig tilveiebringer en fremgangsmåte for feltkalibrering av systemparametere som statiske avvik (offset) i rull, pitch, kompass, x, y og skalering, men oppfinnelsen tilbyr også en metode for å beregne en utjevnet terrengmodeli fra overlappende multistrålestriper, dvs. blokkutjevning. It thus appears that the present invention mainly provides a method for field calibration of system parameters such as static deviations (offset) in roll, pitch, compass, x, y and scaling, but the invention also offers a method for calculating a leveled terrain model from overlapping multi-beam strips, i.e. .block smoothing.

Fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse godtar kryssende striper og uendelig mange striper, dvs. den begrenses bare av datamaskinens lagerkapasitet. Metoden er ikke avhengig av objekter med kjent form og posisjon slik som enkelte andre tidligere liknende løsninger. Videre er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen effektiv når det gjelder beregning av gradientfeltet til terrengtopografien, dvs. med hensyn på prosesseringstid og nøyaktighet. I metoden sammenlignes de målte striper med en approksimasjon til den virkelige overflaten, og dette er en ytterligere fordel. The method of the present invention accepts intersecting stripes and an infinite number of stripes, i.e. it is limited only by the computer's storage capacity. The method does not depend on objects with a known shape and position, like some other previous similar solutions. Furthermore, the method according to the invention is effective when it comes to calculating the gradient field of the terrain topography, i.e. with regard to processing time and accuracy. In the method, the measured stripes are compared with an approximation to the real surface, and this is a further advantage.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse oppviser også en omfattende metode for å evaluere troverdigheten til de beregnede parametrene, og den benytter en veldefinert gruppe kalibreringsparametere. The method according to the present invention also exhibits a comprehensive method for evaluating the credibility of the calculated parameters, and it uses a well-defined group of calibration parameters.

I det etterfølgende vil fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse bli forklart i nærmere detalj ved hjelp av beskrivelser av foretrukne utførelsesformer, og det vises samtidig til de vedlagte tegningene, der In what follows, the method according to the present invention will be explained in more detail by means of descriptions of preferred embodiments, and reference is also made to the attached drawings, where

figur 1 er en skisse som illustrerer generelt geometri i en oppmålingssituasjon, figure 1 is a sketch illustrating general geometry in a surveying situation,

figur 2 er en illustrasjon av kryssende og overlappende målestriper og figure 2 is an illustration of crossing and overlapping measuring strips and

figur 3 illustrerer bruk av de nærmeste nabo-gitterpunkter for gradientberegning. Figure 3 illustrates the use of nearest neighbor grid points for gradient calculation.

Det refereres først til figur 1 der et oppmålingsfartøy 10 seiler langs retning x mens det gjøres ekkoloddmålinger av havbunnen 20. Et Reference is first made to Figure 1, where a survey vessel 10 sails along direction x while sonar measurements of the seabed 20 are made.

multistråleekkoloddprinsipp benyttes der et antall ultralydstråler sendes ut samtidig i forskjellige retninger i en "vifte" vinkelrett på x-retningen. De nevnte strålene treffer havbunnen i små "fotavtrykksområder" (4). Antall fotavtrykk eller stråler i et skår varierer vanligvis mellom 80 og 260. multi-beam sonar principle is used where a number of ultrasound beams are sent out simultaneously in different directions in a "fan" perpendicular to the x-direction. The aforementioned rays hit the seabed in small "footprint areas" (4). The number of footprints or rays in a swath usually varies between 80 and 260.

De forskjellige stråler 2 dannes av forskjellige transdusere (svingere) i en transduser-rekke 8 fortrinnsvis montert i bunnen av fartøyet 10. Transduser-rekkens posisjon definerer et referansepunkt for koordinatsystemet, men vel å merke et bevegelig referansepunkt. The different beams 2 are formed by different transducers (transducers) in a transducer row 8 preferably mounted in the bottom of the vessel 10. The position of the transducer row defines a reference point for the coordinate system, but note a moving reference point.

Transduser-rekken 8 avfyrer "ping" (alle transdusere samtidig) for å dekke påfølgende skår 6 etter hvert som fartøyet beveger seg i x-retning. Skårlengden står vanligvis i forhold til vanndybden, ofte 2x - 6x vanndybden, eller enda videre skår. Avstanden mellom to påfølgende skår relateres gjerne til størrelsen på fotavtrykket (4). Alle disse parametrene kan imidlertid varieres innen vide grenser. The transducer array 8 fires "pings" (all transducers simultaneously) to cover successive swaths 6 as the vessel moves in the x-direction. The swath length is usually proportional to the water depth, often 2x - 6x the water depth, or even further swaths. The distance between two consecutive swathes is often related to the size of the footprint (4). However, all these parameters can be varied within wide limits.

Etter hvert som fartøyet 10 fullfører en forhåndsdefinert målelinje i x-retning, dannes en stripe 12 som en samling av alle suksessive skår 6. As the vessel 10 completes a predefined measurement line in the x-direction, a strip 12 is formed as a collection of all successive swaths 6.

I foreliggende oppfinnelse benyttes en mengde slike striper 12 som overlapper hverandre, til å beregne statiske avvik (offset) i rull, pitch, kompass, x, y, skala og tidsforsinkelse. Horisontal skalafaktor dmy introduseres som en felles parameter for alle stripene. Denne parameteren anvendes for å modellere feil i lydhastigheten. Metoden introduserer også en annen skaleringsfaktor dm$som assosieres til vinkelen av strålene, altså d+= §dm$. Denne vinkelskaleringsfaktoren er effektiv når det gjelder å danne modell for de ytterste strålenes vinkelfeil. In the present invention, a number of such strips 12 which overlap each other are used to calculate static deviations (offset) in roll, pitch, compass, x, y, scale and time delay. Horizontal scale factor dmy is introduced as a common parameter for all strips. This parameter is used to model errors in the speed of sound. The method also introduces another scaling factor dm$ which is associated with the angle of the rays, i.e. d+= §dm$. This angular scaling factor is effective in modeling the angular error of the outermost rays.

Stripene må kjøres i forskjellige retninger; motsatte retninger eller kryssende retninger, se eksempelet i figur 2.1 figur 2 er fartøyets kjøreretninger vist med piler. De fire stripene er angitt med henvisningstall 12a, 12b, 12c og 12d. The stripes must be run in different directions; opposite directions or crossing directions, see the example in figure 2.1 figure 2 the vessel's driving directions are shown with arrows. The four strips are indicated by reference numbers 12a, 12b, 12c and 12d.

Nøyaktigheten til de beregnede offset-korreksjoner avhenger av antall overlappende striper, deres konfigurasjon og havbunnens relieff. The accuracy of the calculated offset corrections depends on the number of overlapping stripes, their configuration and the relief of the seabed.

Omregning til et felles referansesystem Conversion to a common reference system

Stripene transformeres til et felles referansesystem ved omregning (resampling) av målingene til gittermodeller. Gitter-prosedyren er avgjørende for kalibreringsberegningen. Derfor er det nødvendig å basere seg på nøyaktig interpolasjon som kriging (se for eksempel Hans Wackernagel, "Multivariate geostatistics", Springer, Paris, second edition, 1998), polynommetode med invers avstandsvekt eller Delauney-triangulering. The stripes are transformed into a common reference system by recalculating (resampling) the measurements to grid models. The grid procedure is crucial for the calibration calculation. Therefore, it is necessary to rely on accurate interpolation such as kriging (see for example Hans Wackernagel, "Multivariate geostatistics", Springer, Paris, second edition, 1998), polynomial method with inverse distance weight or Delauney triangulation.

Beregning av den approksimerte terrengoverflaten Calculation of the approximate terrain surface

Fra stripenes gittermodeller kan en approksimasjon H<*>(u) til den sanne havbunnsflaten beregnes ved From the grid models of the strips, an approximation H<*>(u) to the true seabed surface can be calculated by

hvor n er antall overlappende striper i gitterpunkt u and Hi(u) er dybdeverdien til u i stripe i. Dersom mindre enn to striper overlapper hverandre i u, markeres gitterpunktet som ikke målt, ellers blir H<*>(u) satt til middelverdien av de overlappende striper ved anvendelse av likning 1. where n is the number of overlapping stripes in grid point u and Hi(u) is the depth value of u in stripe i. If less than two stripes overlap each other in u, the grid point is marked as not measured, otherwise H<*>(u) is set to the mean value of the overlapping stripes using equation 1.

Dersom den sanne terrengoverflaten H er kjent, kan denne modellen introduseres ved å definere If the true terrain surface H is known, this model can be introduced by defining

Geometrimodellen The geometry model

Vi antar, som tidligere nevnt, et koordinatsystem med senter (X0, Y0, H0) i svingeren; den positive X-akse i striperetningen, Y-aksen i skårretningen, dvs. på tvers av striperetningen, og den positive H-akse peker mot jordsenteret, se figur 1. Koordinatene til de målte punktene beregnes ved We assume, as previously mentioned, a coordinate system with center (X0, Y0, H0) in the transducer; the positive X-axis in the strip direction, the Y-axis in the swath direction, i.e. across the strip direction, and the positive H-axis points towards the center of the earth, see figure 1. The coordinates of the measured points are calculated by

hvor RKog Ra er rotasjonsmatrisene for henholdsvis kompass og pitch. Vanligvis designes multistråleekkoloddsystemet slik atk«0 og<g>>*0. Basert på de foregående antagelsene kan vi utlede de differensielle korreksjoner fra likning 3 ved where RK and Ra are the rotation matrices for compass and pitch respectively. Usually the multibeam sonar system is designed so that k«0 and<g>>*0. Based on the previous assumptions, we can derive the differential corrections from equation 3 by

hvor where

1) d<{> er rullfeil; 2) deo er pitchfeil; 3) dK er kompassfeil; 4) dx er X0feil; 5) dy er Y0feil; 6) dH0er H0feil; 1) d<{> is roll error; 2) deo is pitch error; 3) dK is compass error; 4) dx is X0 error; 5) dy is Y0wrong; 6) dH0er H0fault;

7) dmy er skaleringsfaktor i skårretningen, dvs. i Y retning, og 7) dmy is the scaling factor in the shear direction, i.e. in the Y direction, and

8) dmher skaleringsfaktor i H retning. 8) dmher scaling factor in the H direction.

Vanligvis er det ikke mulig å bestemme dmhand dHo. Som vi vil se senere, vil vi anvende faktoren dHj(hvor i er stripenummeret) for å beregne den relative forskyvningen av stripene i vertikal retning. Usually it is not possible to determine dmhand dHo. As we will see later, we will use the factor dHj (where i is the stripe number) to calculate the relative displacement of the stripes in the vertical direction.

Beregning av gradienten Calculation of the gradient

Beregning av gradienten er svært kritisk for kalibreringens nøyaktighet. Eksperimenter har vist at anvendelige verdier for gradienten til terrengets relieff i punktet (xp, yp) kan beregnes fra 9-polynomet ved Calculation of the gradient is very critical to the accuracy of the calibration. Experiments have shown that applicable values for the gradient of the terrain relief at the point (xp, yp) can be calculated from the 9-polynomial by

hvor H<*>finnes av likning 1, dvs. vi bygger beregningen av 9-polynomets koeffisienter på middelmodellen utledet fra overlappende striper. Koeffisientene til 9-polynomet beregnes fra de ni nabogitterpunkter 16 som vist i figur 3. Gitterpunkt p blant de ni punktene er gitt ved (xp, yp), og gitteret er angitt ved henvisningstall 14. Fra likning 5 finner vi gradienten i (xp, yp) fra den førstederiverte til 9-polynomet ved where H<*>is found by equation 1, i.e. we base the calculation of the 9-polynomial coefficients on the mean model derived from overlapping strips. The coefficients of the 9-polynomial are calculated from the nine neighboring grid points 16 as shown in figure 3. Grid point p among the nine points is given by (xp, yp), and the grid is indicated by reference number 14. From equation 5 we find the gradient in (xp, yp) from the first derivative of the 9-polynomial at

Minste kvadraters approksimasjon Least squares approximation

Når de partielle gradienter dHxog dHy er kjent, kan vi beregne H-komponenten av en forskyvning i X og Y. Følgelig kan vi kombinere de differensielle korreksjoner i likning 4 som When the partial gradients dHx and dHy are known, we can calculate the H component of a displacement in X and Y. Consequently, we can combine the differential corrections in equation 4 as

Fra likning 7 kan vi sette opp likningen for minste kvadraters utjevning ved hvor X er vektoren med kalibreringsparametere, A er koeffisientmatrisen, P er vektmatrisen og L er diskrepansvektoren. Dersom det skulle forekomme at noen av parametrene ikke lar seg bestemme ved de likninger som er anført, vil beregningen bryte sammen. For å forebygge numeriske problemer av slik type, innfører vi metoden med vektede parametere, se for eksempel Alfred Leick, "GPS: Satellite surveying", John Wiley & Sons, Inc., USA, annen utgave, 1995, side 126.1 tilfellet med vekting utføres beregningen av awiksparametrene fra From equation 7, we can set up the equation for least squares smoothing where X is the vector of calibration parameters, A is the coefficient matrix, P is the weight matrix and L is the discrepancy vector. If it should happen that some of the parameters cannot be determined by the equations listed, the calculation will break down. To prevent numerical problems of this type, we introduce the method of weighted parameters, see for example Alfred Leick, "GPS: Satellite surveying", John Wiley & Sons, Inc., USA, second edition, 1995, page 126.1 the case of weighting is performed the calculation of the awiks parameters from

der there

a) X er en vektor med de ukjente kalibreringsparametere. Det vil i det påfølgende avsnittet bli vist hvordan X utledes fra likning 12; b) A-\ er koeffisient-rnatrisen. Det vil i det påfølgende avsnitt bli vist hvordan At utledes fra tabell 2; c) Pi er vektmatrisen for de målte dybdeverdier. Det vil i det påfølgende avsnitt bli vist hvordan Pi utledes fra likning 13; d) Li er en vektor av differansene mellom middelverdien H<*>(som defineres i likning 1) og den målte verdi Hj(u) for gitterpunkt u i stripe i, dvs. e) L2 er en vektor av a priori parameterverdier. Vanligvis settes l_2 = 0; f) P2er vektsmatrisen for de parametere som skal beregnes. Det vil i det påfølgende avsnitt bli vist hvordan de initielle verdier i P2blir utledet fra a) X is a vector with the unknown calibration parameters. In the following section, it will be shown how X is derived from equation 12; b) A-\ is the coefficient matrix. In the following section, it will be shown how At is derived from table 2; c) Pi is the weight matrix for the measured depth values. In the following section, it will be shown how Pi is derived from equation 13; d) Li is a vector of the differences between the mean value H<*> (as defined in equation 1) and the measured value Hj(u) for grid point u in strip i, i.e. e) L2 is a vector of a priori parameter values. Usually l_2 = 0 is set; f) P2 is the weight matrix for the parameters to be calculated. In the following section, it will be shown how the initial values in P2 are derived from

tabell 3. table 3.

Vektmatrisen P2tilbyr stor fleksibilitet i utforming av de parametere som skal beregnes. En stor verdt på et element i P2, vil for eksempel låse den tilhørende awiksverdien til dens parameterverdi i L2. Kunnskap om standardavviket a til de forskjellige parametrene som skal beregnes, kan benyttes til å fastlegge vektene i P2, dvs. p = 1/cT<2>. The weighting matrix P2 offers great flexibility in the design of the parameters to be calculated. A large value on an element in P2, for example, will lock the associated awiks value to its parameter value in L2. Knowledge of the standard deviation a of the various parameters to be calculated can be used to determine the weights in P2, i.e. p = 1/cT<2>.

Kalibreringsparametrene The calibration parameters

De ukjente parametere i vektor X er relatert til The unknown parameters in vector X are related to

a) parametere som er individuelle for stripene, a) parameters that are individual to the strips,

b) parametere som er felles for alle stripene, b) parameters that are common to all the strips,

c) andre parametere som for eksempel kalibreringsparametere som relateres til fartøyets hastighet eller parametere som er individuelle for strålene. c) other parameters such as calibration parameters related to the speed of the vessel or parameters that are individual to the beams.

For operasjonelle formål har vi valgt parametere gitt ved For operational purposes, we have chosen parameters given by

hvor i er antall striper. Parametrene i likning 12 er beskrevet i tabellene 1 og 2. where i is the number of stripes. The parameters in equation 12 are described in tables 1 and 2.

Vekten til de målte dybdeverdier The weight of the measured depth values

Vektsmatrisen P^i likning 10 beskriver vekten til de observerte dybdeverdier. I prinsippet kan målingenes korrelasjon og varianser innføres i Pi, men for operasjonelle formål vil vi definere The weight matrix P^ in equation 10 describes the weight of the observed depth values. In principle, the correlation and variances of the measurements can be introduced in Pi, but for operational purposes we will define

dvs. diagonal-elementene i Pi er lik 1, og de andre elementene i Pi er lik null. ie, the diagonal elements of Pi are equal to 1, and the other elements of Pi are equal to zero.

Vekten til parametrene The weight of the parameters

Vektmatrisen P2i likning 9 gir stor fleksibilitet i design av parametrene. Stor vekt-verdi vil for eksempel låse dens parameter til den initielle parameterverdi. Verdiene gitt i tabell 3 er eksempler på hensiktsmessige vekt-verdier. The weighting matrix P2i equation 9 provides great flexibility in the design of the parameters. A large weight value, for example, will lock its parameter to the initial parameter value. The values given in table 3 are examples of appropriate weight values.

Varians/kovariansmatrisen til parametrene The variance/covariance matrix of the parameters

Varians/kovariansmatrisen Qxtil de ukjente parametrene beregnes fra utjevningen, se for eksempel Alfred Leik, "GPS: Satellite surveying", John Wiley & Sons, Inc., USA, annen utgave, 1995, side 126, som The variance/covariance matrix Qxtil the unknown parameters is calculated from the smoothing, see for example Alfred Leik, "GPS: Satellite surveying", John Wiley & Sons, Inc., USA, second edition, 1995, page 126, as

Korrelasjonen til parametrene The correlation of the parameters

Det forekommer ofte at pitch-feil og X-feil i stor grad er korrelerte. Deres korrelasjonskoeffisient måler hvor separerbare de to parametrene er. Kor-relasjonskoeffisienten px<xkan generelt utledes fra Qxi likning 14 ved It often happens that pitch errors and X errors are highly correlated. Their correlation coefficient measures how separable the two parameters are. The correlation coefficient px<x can generally be derived from Qxi equation 14 by

hvor X, og Xjer to parametere. where X, and X are two parameters.

Troverdigheten til de beregnede kalibreringsparametrene The reliability of the calculated calibration parameters

Nøyaktigheten til de beregnede parametrene er relatert til antall striper, graden av overlapp mellom stripene, stripenes kjøreretning, havbunnens relieff og sjødybden. Beregning av standardavviket til parametrene fra likning 14 gir et estimat av nøyaktigheten av parametrene, men beregningen evaluerer ikke alle feilkilder slik som: (1) nøyaktigheten i omregningen (resamplingen) eller (2) nøyaktigheten i gradientberegningen. Videre er det slik at korrelasjonen kan ha flere lokale minima avhengig av havbunnens relieff. Imidlertid kan likningssystemets stabilitet bli evaluert ved simulering. Det følgende eksemplet demonstrerer simuleringen som er utviklet for det aktuelle formål. The accuracy of the calculated parameters is related to the number of stripes, the degree of overlap between the stripes, the direction of travel of the stripes, the relief of the seabed and the sea depth. Calculation of the standard deviation of the parameters from equation 14 gives an estimate of the accuracy of the parameters, but the calculation does not evaluate all sources of error such as: (1) the accuracy of the conversion (resampling) or (2) the accuracy of the gradient calculation. Furthermore, the correlation can have several local minima depending on the relief of the seabed. However, the stability of the system of equations can be evaluated by simulation. The following example demonstrates the simulation developed for that purpose.

Vi antar parametrene gitt ved likning 12, se deres beskrivelse i tabellene 1 og 2.1 første omgang beregnes kalibreringen på den ordinære måten beskrevet i likning 9. Denne første beregningsrunden gir vektor C, av kalibreringsverdier. Før en andre beregningsrunde starter, korrigeres de målte striper i henhold til parameterverdiene gitt ved Ci+ C°, hvor C° er en vektor av avviksverdier; hensiktsmessige verdier for C° er gitt i tabell 4. Korreksjonen til stripene beregnes fra de differensielle korreksjoner gitt i tabell 2. Kalibreringsverdiene fra den andre runden er gitt ved vektor C2. Differansen mellom C2and C° er et uttrykk for troverdigheten til kalibreringen. Ideelt sett skulle C2være lik C°, men på grunn av mange feilkilder, kan de to være forskjellige. Dersom den relative verdien We assume the parameters given by equation 12, see their description in tables 1 and 2.1 first the calibration is calculated in the ordinary way described in equation 9. This first calculation round gives vector C, of calibration values. Before a second calculation round starts, the measured stripes are corrected according to the parameter values given by Ci+ C°, where C° is a vector of deviation values; appropriate values for C° are given in table 4. The correction to the strips is calculated from the differential corrections given in table 2. The calibration values from the second round are given by vector C2. The difference between C2 and C° is an expression of the credibility of the calibration. Ideally, C2 should be equal to C°, but due to many sources of error, the two can be different. If the relative value

er systemet ikke i stand til å beregne troverdige verdier for parameter k. Egnede verdier for t og deres tolkning er gitt i tabell 5. Tolkningen av ovenstående test må ta hensyn til vekten til parametrene. DersomA(k) « 1, kan det tenkes at parameter k er gitt stor vekt. Dersom parameteren virkelig skal låses til sin initialverdi, blir kalibreringen akseptert, i motsatt fall må vekten reduseres. is the system unable to calculate credible values for parameter k. Suitable values for t and their interpretation are given in Table 5. The interpretation of the above test must take into account the weight of the parameters. If A(k) « 1, it can be thought that parameter k is given a lot of weight. If the parameter is really to be locked to its initial value, the calibration is accepted, otherwise the weight must be reduced.

Testen som er utviklet, er meget viktig, fordi den gir en omfattende kontroll på kalibreringen. Det er generelt vanskelig å bevise at et dataprogram arbeider slik det skal. Den foregående testen dekker imidlertid både implementasjonen av kalibreringsprosedyren, gradientmodellen og konfigurasjonen til målingene som benyttes i kalibreringen. The test that has been developed is very important, because it provides a comprehensive check on the calibration. It is generally difficult to prove that a computer program works as it should. However, the preceding test covers both the implementation of the calibration procedure, the gradient model and the configuration of the measurements used in the calibration.

Blokkutjevning av dybdeverdier Block smoothing of depth values

De utjevnede dybdeverdier kan beregnes fra en tilsvarende prosedyre som benyttes i kalibreringen. I første omgang beregnes parameterverdiene fra kalibreringen. Deretter transformeres de målte stripene i henhold til de differensielle korreksjoner gitt i likning 4. Når alle stripene er korrigert, dvs. The equalized depth values can be calculated from a corresponding procedure used in the calibration. In the first instance, the parameter values are calculated from the calibration. The measured strips are then transformed according to the differential corrections given in equation 4. When all the strips have been corrected, i.e.

beregnes den nye relieffmodellen som den vektede middel-modell av de overlappende stripene. Fra stripenes gittermodell beregnes den utjevnede dybdeverdien H( u) i gitterpunkt u ved hvor n er antall overlappende striper i gitterpunkt u, Htfu) er stripe i sin dybdeverdi i punktet u og pj(u) er en vekt som beregnes i henhold til invers avstandsfunksjonen gitt ved the new relief model is calculated as the weighted average model of the overlapping stripes. From the grid model of the strips, the equalized depth value H(u) at grid point u is calculated by where n is the number of overlapping stripes at grid point u, Htfu) is the strip at its depth value at point u and pj(u) is a weight calculated according to the inverse distance function provided by

hvor s er avstanden fra svingeren til punkt u; se geometrimodellen i figur 1. where s is the distance from the transducer to point u; see the geometry model in Figure 1.

Som oppsummering, så krever ikke fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kjennskap til den sanne terrengoverflaten, men overlappende striper må konfigureres slik at virkningen av feilkildene kan bli målt. For eksempel er det slik at to fullstendig overlappende striper som går i motsatte retninger, vil maksimere virkningen av statiske feil på flere av systemparametrene. In summary, the method according to the present invention does not require knowledge of the true terrain surface, but overlapping strips must be configured so that the effect of the error sources can be measured. For example, two completely overlapping stripes running in opposite directions will maximize the impact of static errors on several of the system parameters.

Følgelig er det slik at det er mulig å måle multistråleekkoloddsystemenes statiske feil fra overlappende striper. Consequently, it is possible to measure the static error of the multibeam sonar systems from overlapping streaks.

Stripene passes sammen ved å anvende: (1) en gradientmetode og (2) minste kvadraters utjevning med vektede parametere. Alle feilkilder beregnes samtidig. Deres varians/kovarians utledes. I tillegg til variansberegningen blir troverdigheten til de beregnede parametere evaluert i en simulering. The strips are fitted using: (1) a gradient method and (2) least squares smoothing with weighted parameters. All error sources are calculated simultaneously. Their variance/covariance is derived. In addition to the variance calculation, the credibility of the calculated parameters is evaluated in a simulation.

Siden målingen av de ulike stripene ikke refererer seg til et felles punktmønster, omregnes målingene til et regulært gitter. Resamplingen krever tnterpolasjonsprosedyrer som kriging eller Delaunay-triangulering.. Since the measurement of the various stripes does not refer to a common point pattern, the measurements are converted to a regular grid. The resampling requires interpolation procedures such as kriging or Delaunay triangulation.

Det må understrekes at beskrivelsen ovenfor er sentrert om en viss utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Flere av stegene i fremgangsmåten lar seg imidlertid variere. For eksempel kan beregningen av gradienten basere seg på en annen delmengde av datapunkter enn de ni nabopunkter, for eksempel kan flere enn ni punkter benyttes i kombinasjon med minste kvadraters metode for utledning av koeffisientene i likning 5. Videre kan beregningen av gradienten basere seg på andre matematiske flater enn den som er definert i likning 5, for eksempel andre koeffisienter i det bikubiske polynom enn de ni koeffisientene gitt ved likning 5., It must be emphasized that the above description is centered on a certain embodiment of the method according to the invention. However, several of the steps in the procedure can be varied. For example, the calculation of the gradient can be based on a different subset of data points than the nine neighboring points, for example more than nine points can be used in combination with the least squares method for deriving the coefficients in equation 5. Furthermore, the calculation of the gradient can be based on other mathematical surfaces than the one defined in equation 5, for example other coefficients in the bicubic polynomial than the nine coefficients given by equation 5.,

Andre kalibreringsparametere enn parametrene gitt ved likning 12 kan innføres, som for eksempel parametere for de enkelte stråler, noe som kan være av spesielt stor interesse for ytterstrålene. Other calibration parameters than the parameters given by equation 12 can be introduced, such as parameters for the individual beams, which can be of particular interest for the outer beams.

I beregningen av den tilnærmede og den utjevnede flaten i henholdsvis likning 1 og 18, må man vanligvis filtrere ut ikke-forventede dybdemålinger, dvs. atypiske verdier/grove feil. De grove feil kan fjernes fra datasettet ved visse tersklingsteknikker, for eksempel ved å fjerne de dybdemålinger som avviker mer enn en gitt verdi fra den beregnede middelverdien. In the calculation of the approximated and the leveled surface in equations 1 and 18, respectively, you usually have to filter out unexpected depth measurements, i.e. atypical values/gross errors. The gross errors can be removed from the data set by certain thresholding techniques, for example by removing the depth measurements that deviate more than a given value from the calculated mean value.

De differensielle korreksjoner i likning 4 antar at kompass og pitch er tilnærmet lik null. Dersom dette ikke er tilfellet, kan ikke de differensielle korreksjonene basere seg på nevnte forenkling. De generelle formler for de differensielle korreksjoner kan være av interesse for multistråleekkolodd montert på undervannsbåter eller liknende fartøyer. The differential corrections in equation 4 assume that compass and pitch are approximately equal to zero. If this is not the case, the differential corrections cannot be based on the aforementioned simplification. The general formulas for the differential corrections may be of interest for multibeam sonar mounted on submarines or similar vessels.

Til slutt kan det anføres at det er mulig å benytte et multioppløsnings-gitter basert på for eksempel en kvadtreoppdeling ("quadtree tesselation"). Slike gitter er i stand til å tilpasse seg tettheten av de målte dybdepunkter. Finally, it can be stated that it is possible to use a multi-resolution grid based on, for example, a quadtree division ("quadtree tesselation"). Such grids are able to adapt to the density of the measured depth points.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for feltkalibrering av systemparametere i multistråleekkolodd-systemer for sjøbunnskatrlegging, hvor et fartøy fører multistrålesvingerutstyr montert under nevnte fartøy for skårdekning av mange dybdeverdier i et plan hovedsaklig vinkelrett på fartøyets bevegelsesretning, med utsendelse av sonar-energi i et antall forskjellige vinkler med vertikalen og mottak av reflektert sonar-energi langs de samme vinkler, idet en målestripe fullføres ved å kjøre rett framover en gitt avstand, overlappende målestriper dannes ved å kjøre nevnte fartøy i motsatte eller kryssende retninger, og målestripene transformeres til et felles referansesystem ved resampling av registrerte refleksjonstids-måleverdier for å opprette gittermodeller, der nevnte systemparametere er parametre i en parametergruppe som innbefatter statiske korreksjoner i rull (<f>), pitch (co), kompass (k), fartøyets bevegelsesretning (x), retning (y) i horisontalplanet vinkelrett på nevnte fartøys bevegelsesretning, vertikal dybderetning (H), skaleringsfaktor (my) i skårretningen, vinkelskaleringsfaktor (rn*) og tidsforsinkelse (x), karakterisertvedat differansen mellom målte striper og en approksimasjon til en sann sjøbunnstopografi minimeres ved bruk av følgende likning: ;og X er en vektor av ukjente kalibreringsparametere, Ai er en koeffisientmatrise, Pi er en vektmatrise for de målte dybdeverdier, Li er en vektor av differansene mellom en middelverdi H<*>(u) og Hi(u), hvor 1. Procedure for field calibration of system parameters in multibeam sonar systems for seabed mapping, where a vessel carries multi-beam transducer equipment mounted under said vessel for swath coverage of many depth values in a plane mainly perpendicular to the vessel's direction of movement, with the emission of sonar energy at a number of different angles with the vertical and the reception of reflected sonar energy along the same angles, as a measuring strip is completed by driving straight ahead a given distance, overlapping measuring strips are formed by driving said vessel in opposite or crossing directions, and the measuring strips are transformed into a common reference system by resampling recorded reflection time measurement values to create grid models, where said system parameters are parameters in a parameter group that includes static corrections in roll (<f>), pitch (co), compass (k), the vessel's direction of movement (x), direction (y) in the horizontal plane perpendicular to said vessel's direction of movement, vertical depth direction (H), scaling factor (my) in the swath direction, angular scaling factor (rn*) and time delay (x), characterized by the difference between measured stripes and an approximation to a true seabed topography is minimized using the following equation: and X is a vector of unknown calibration parameters, Ai is a coefficient matrix, Pi is a weight matrix for the measured depth values, Li is a vector of the differences between a mean value H<*>(u) and Hi(u), where og n er antall overlappende striper i gitterpunkt u og Hj(u) er stripe i sin dybdeverdi i u, l_2 er en vektor av apriori parameterverdier, og P2er en vektmatrise for parametere som skal beregnes.and n is the number of overlapping stripes in grid point u and Hj(u) is stripe in its depth value in u, l_2 is a vector of a priori parameter values, and P2 is a weight matrix for parameters to be calculated. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert vedat gradientene dHx, dHy til havbunnens relieff i et gitterpunkt u = (xp, yp) beregnes på grunnlag av de nærmeste nabo-gitterpunkter ved hjelp av likningene 2. Method according to claim 1 characterized in that the gradients dHx, dHy to the relief of the seabed at a grid point u = (xp, yp) are calculated on the basis of the nearest neighboring grid points using the equations hvor a0o■ ■ a22er koeffisienter som beregnes fra likning (5) og likning (1) ved bruk av de nevnte nabogitterpunkter.where a0o■ ■ a22 are coefficients calculated from equation (5) and equation (1) using the aforementioned neighboring grid points. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte differanse minimeres ved også å ta i betraktning en ytterligere systemparameter som er en tidevannskorreksjon (dH0j) som er individuell for hver målestripe (i), idet de tidligere angitte systemparametere er felles for alle stripene.3. Method according to claim 1, characterized in that said difference is minimized by also taking into account a further system parameter which is a tidal correction (dH0j) which is individual for each measuring strip (i), the previously specified system parameters being common to all strips. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat differensielle korreksjoner til systemparametrene defineres som følger: 4. Method according to claim 1, characterized in that differential corrections to the system parameters are defined as follows: der v er fartøyets fart.where v is the vessel's speed. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat det utføres en troverdighetstest for systemparameterfeil som er bestemt ved først å definere 5. Method according to claim 4, characterized in that a credibility test is performed for system parameter errors determined by first defining hvor C° er en vektor av simulerte korreksjonsverdier for alle systemparametere k, og C2er en vektor av kalibreringsverdier bestemt fra to beregningsrunder der likning (9) benyttes, der første runde gir en vektor Cimed kalibreringsverdier som adderes til vektor C°' for å gi Ci+C°, hvorpå en andre beregningsrunde som anvender likning (9), baseres på de differensielle korreksjoner, og deretter evalueres t, idet t < 0,1 angir klart troverdig og t > 0,9 angir klart ikketroverdig.where C° is a vector of simulated correction values for all system parameters k, and C2 is a vector of calibration values determined from two calculation rounds where equation (9) is used, where the first round gives a vector Ci with calibration values which is added to vector C°' to give Ci+ C°, after which a second round of calculation using equation (9) is based on the differential corrections, and then t is evaluated, with t < 0.1 indicating clearly credible and t > 0.9 indicating clearly unreliable. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat en utjevnet dybdeverdi H(u) i gitterpunkt u beregnes ved hjelp av invers avstandsvekting i henhold til likningen 6. Method according to claim 1, characterized in that an equalized depth value H(u) at grid point u is calculated using inverse distance weighting according to the equation der pi(u) er en vekt som er beregnet i henhold til den inverse avstandsfunksjon som where pi(u) is a weight calculated according to the inverse distance function which der s er avstanden fra svingeren til punkt u, for derved å oppnå blokkutjevning.where s is the distance from the transducer to point u, thereby achieving block smoothing.
NO20020430A 2002-01-28 2002-01-28 A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system NO315766B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20020430A NO315766B1 (en) 2002-01-28 2002-01-28 A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system
PCT/NO2003/000012 WO2003065073A1 (en) 2002-01-28 2003-01-16 A method for field calibration of system parameters in a multibeam echo sounder system
DK200401289A DK200401289A (en) 2002-01-28 2004-08-26 Method of field calibration of system parameters in a multi-beam sonar system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20020430A NO315766B1 (en) 2002-01-28 2002-01-28 A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20020430D0 NO20020430D0 (en) 2002-01-28
NO20020430L NO20020430L (en) 2003-07-29
NO315766B1 true NO315766B1 (en) 2003-10-20

Family

ID=19913260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20020430A NO315766B1 (en) 2002-01-28 2002-01-28 A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system

Country Status (3)

Country Link
DK (1) DK200401289A (en)
NO (1) NO315766B1 (en)
WO (1) WO2003065073A1 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2951830B1 (en) * 2009-10-23 2011-12-23 Thales Sa METHOD OF SIMULTANEOUS LOCATION AND MAPPING BY ELASTICAL NONLINEAR FILTRATION
US9772400B2 (en) 2013-03-15 2017-09-26 Daniel L. ORANGE System and method for calibration of echo sounding systems and improved seafloor imaging using such systems
CN104880732B (en) * 2015-06-04 2017-07-07 中国石油天然气集团公司 A kind of construction method and device of cross subset
WO2019010022A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-10 R2Sonic, Llc Multi-perspective ensonification system and method
CN107807352B (en) * 2017-09-30 2020-07-10 武汉大学 Method for forming invariant beam of high-frequency radar array of offshore platform
CN108919274B (en) * 2018-04-11 2022-06-14 华南理工大学 Shallow water wave following scanning detection system based on single wave beam and working method thereof
CN109031256B (en) * 2018-07-03 2022-08-05 交通运输部天津水运工程科学研究所 Method for calibrating sounding and width scanning performance of multi-beam depth finder
CN109284703A (en) * 2018-09-07 2019-01-29 广州南方测绘科技股份有限公司 Obstacle recognition method, equipment, medium based on acoustics multibeam echosounder
CN113093159B (en) * 2021-03-01 2023-12-22 中国人民解放军海军大连舰艇学院 Multi-beam sounding error improved model design method
CN114415159B (en) * 2022-01-24 2023-06-30 交通运输部天津水运工程科学研究所 Metering calibration method and device for shallow stratum profiler
CN115575496B (en) * 2022-09-30 2024-06-14 大连理工大学 High-resolution ultrasonic frequency domain full focusing method based on inverse distance weight
CN117907995B (en) * 2024-03-19 2024-06-07 厦门伟卓智慧海洋科技有限公司 Submarine topography detection method and device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5033029A (en) * 1983-05-12 1991-07-16 Westinghouse Electric Corp. Interlaced sonar system
US5315562A (en) * 1992-10-23 1994-05-24 Rowe, Deines Instruments Inc. Correlation sonar system
DE4344509B4 (en) * 1993-12-24 2004-07-22 Atlas Hydrographic Gmbh Method for measuring the acoustic backscattering property of water bodies
EP1393025B1 (en) * 1999-12-08 2006-02-22 Atlas Hydrographic GmbH Method for determining the mean speed of sound in a body of water

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003065073A1 (en) 2003-08-07
NO20020430L (en) 2003-07-29
NO20020430D0 (en) 2002-01-28
DK200401289A (en) 2004-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105258684B (en) Multi-beam based on laser point cloud for constraint is grazed firing angle wave beam method for homing
CN110208812A (en) Unmanned vehicles seabed dimensional topography detection device and method partly latent
CN106199562B (en) Sea error calibration method based on airborne laser radar measurement sea-floor relief
US9846232B1 (en) Use of multi-beam sonar systems to generate point cloud data and models; data registration in underwater metrology applications
CN103927442B (en) Ultrashort baseline installation angle error gross error resistance calibration method based on angle measurement transformation
US11428810B2 (en) Multi-perspective ensonification system and method
NO315766B1 (en) A method for field calibration of system parameters in a multi-jet sonar system
CN111220146B (en) Underwater terrain matching and positioning method based on Gaussian process regression learning
Seube et al. Multibeam echo sounders-IMU automatic boresight calibration on natural surfaces
NO335272B1 (en) Method for determining depth values in water
Grządziel et al. Estimation of effective swath width for dual-head multibeam echosounder
CN114325723A (en) Landform detection method for position of underwater pile foundation
Bjorke Computation of calibration parameters for multibeam echo sounders using the least squares method
CN105425246B (en) A kind of boat-carrying integrated measuring system precise calibration method carried out in pond
Dewey et al. Reynolds stresses and turbulent kinetic energy estimates from various ADCP beam configurations: Theory
JP2004271326A (en) Seabed behavior measurement system
Didier et al. Real-time correction of sound refraction errors in bathymetric measurements using multiswath multibeam echosounder
KR102528134B1 (en) Method for producing three-dimensional scour map
CN115308800A (en) Method for positioning ocean bottom seismograph by utilizing ocean bottom reflected wave travel time and topographic data and processing terminal
Yang et al. Correction for depth biases to shallow water multibeam bathymetric data
Song et al. Underwater slope measurement using a tilted multibeam sonar head
Stubbing et al. Surveying from a vessel using a Multibeam Echosounder and a terrestrial laser scanner in New Zealand
CN117665782B (en) Real-time sound ray bending correction method with multiple probes and multiple beams
Makar Algorithms for Cleaning the Data Recorded by Multibeam Echosounder
Brisson et al. Multiphase echosounder to improve shallow-water surveys

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees