NO315766B1 - En metode for feltkalibrering av systemparametere i et multistråleekkolodd-system - Google Patents

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

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 (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),

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

Den foreliggende oppfinnelsen vil forbedre eller i det minste bøte på noen

av svakhetene ved den tidligere metoden diskutert ovenfor.

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

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.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen framgår av de vedlagte uselvstendige patentkravene 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.

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.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse oppviser også en omfattende metode for å evaluere troverdigheten til de beregnede parametrene, og den benytter en veldefinert gruppe kalibreringsparametere.

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

figur 1 er en skisse som illustrerer generelt geometri i en oppmålingssituasjon,

figur 2 er en illustrasjon av kryssende og overlappende målestriper og

figur 3 illustrerer bruk av de nærmeste nabo-gitterpunkter for gradientberegning.

Det refereres først til figur 1 der et oppmålingsfartøy 10 seiler langs retning x mens det gjøres ekkoloddmålinger av havbunnen 20. Et

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.

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.

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.

Etter hvert som fartøyet 10 fullfører en forhåndsdefinert målelinje i x-retning, dannes en stripe 12 som en samling av alle suksessive skår 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.

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.

Nøyaktigheten til de beregnede offset-korreksjoner avhenger av antall overlappende striper, deres konfigurasjon og havbunnens relieff.

Omregning til et felles referansesystem

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.

Beregning av den approksimerte terrengoverflaten

Fra stripenes gittermodeller kan en approksimasjon H<*>(u) til den sanne havbunnsflaten beregnes ved

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.

Dersom den sanne terrengoverflaten H er kjent, kan denne modellen introduseres ved å definere

Geometrimodellen

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

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

hvor

1) d<{> er rullfeil; 2) deo er pitchfeil; 3) dK er kompassfeil; 4) dx er X0feil; 5) dy er Y0feil; 6) dH0er H0feil;

7) dmy er skaleringsfaktor i skårretningen, dvs. i Y retning, og

8) dmher skaleringsfaktor i H retning.

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.

Beregning av gradienten

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

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

Minste kvadraters approksimasjon

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

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

der

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

tabell 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>.

Kalibreringsparametrene

De ukjente parametere i vektor X er relatert til

a) parametere som er individuelle for stripene,

b) parametere som er felles for alle stripene,

c) andre parametere som for eksempel kalibreringsparametere som relateres til fartøyets hastighet eller parametere som er individuelle for strålene.

For operasjonelle formål har vi valgt parametere gitt ved

hvor i er antall striper. Parametrene i likning 12 er beskrevet i tabellene 1 og 2.

Vekten til de målte dybdeverdier

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

dvs. diagonal-elementene i Pi er lik 1, og de andre elementene i Pi er lik null.

Vekten til parametrene

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.

Varians/kovariansmatrisen til parametrene

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

Korrelasjonen til parametrene

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

hvor X, og Xjer to parametere.

Troverdigheten til de beregnede kalibreringsparametrene

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.

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

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.

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.

Blokkutjevning av dybdeverdier

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.

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

hvor s er avstanden fra svingeren til punkt u; se geometrimodellen i figur 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.

Følgelig er det slik at det er mulig å måle multistråleekkoloddsystemenes statiske feil fra overlappende striper.

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.

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..

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.,

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.

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.

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.

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.

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

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.

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

hvor a0o■ ■ a22er koeffisienter som beregnes fra likning (5) og likning (1) ved bruk av de nevnte nabogitterpunkter.

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.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat differensielle korreksjoner til systemparametrene defineres som følger:

der v er fartøyets fart.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat det utføres en troverdighetstest for systemparameterfeil som er bestemt ved først å definere

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.

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

der pi(u) er en vekt som er beregnet i henhold til den inverse avstandsfunksjon som

der s er avstanden fra svingeren til punkt u, for derved å oppnå blokkutjevning.