专利名称：一种测深声纳系统偏差校正方法
技术领域：
本发明属于测深声纳技术领域，具体地说，本发明涉及一种测深声纳 系统偏差4交正方法。
背景技术：
目前常用的测深声纳有三类， 一类是多波束测深系统，另一类就是高分 辨率测深侧扫声纳，第三类是干涉合成孔径声纳。多波束测深系统出现的较
早，应用范围更广一些；高分辨率测深侧扫声纳出现较晚，目前正在推广过 程中；干涉合成孔径声纳系统最为复杂，目前正在发展过程中，因此下面主 要介绍前两类测深声纳。 '
高分辨率测深侧扫声纳是一种能够探测高分辨率海底地形和地貌的声 学设备。它由常规测深侧扫声纳发展而来，常规测深侧扫声纳使用两条平行 接收线阵，通过测量海底回波达到两声纳阵间延时来估计回波达到方向，从 而得到海底相对声纳阵的位置。常规测深侧扫声纳的缺点是不能测量同时到 达声纳阵的多个目标，声纳的正下方测深精度差。
高分辨率测深侧扫声纳通过采用多条间距为半波长的平行接收线阵，再 利用专用信号处理算法，解决了常规测深侧扫声纳的两个问题，扩大了其使 用范围，增强了声纳的适用性。
多波束测深声纳通过形成多个指向不同方向的波束，再利用 一定信号处 理方法估计每个波束海底回波到达的时延，从而得到海底相对声纳阵的位 置。高分辨率测深侧扫声纳的测深原理与传统的多波束测深系统不同，它对 已知时延的回波信号，通过一定的信号处理方法直接估计回波到达声纳阵的 方向，从而得到海底相对声纳阵的位置。这两类声纳获得入射角和时延后，都需要再利用各种传感器获得的载体 位置、载体姿态、声速剖面、潮位等数据，以及声纳阵和各种传感器在载体 上的空间位置关系数据，对获得的时延和入射角进行参数修正，并最终推导 出被测海底的经玮度坐标和稳态深度。
但是，在实际进行上述工作前，为了得到更高精度的海底深度和位置数 据，需要采用 一定的系统偏差校正方法获得会产生系统误差的参数的偏差 量，以对实际使用的各种参数进行校正。
针对多波束系统的系统偏差校正已有一定的研究，吴自银，金翔龙的
文章"多波束测深边缘波束误差的综合校正[J].海洋学报，2005， 27(4): 88-94."提出了在勘测前对横摇偏差角的校正方法和在已勘测的数据基础上 对横摇偏差角的校正方法；刘胜旋，关永贤的文章"多波束系统的参数误差 判断及校正[J].海洋测绘，2002， 22 (1): 33-37.，，提出了同 一 目标探测法 和剖面重叠法进行导航定位延迟校正的方法以及实测法和同 一 目标探测法 进行首摇偏差校正；李文杰，胡平，肖都，刘春雷的文章"多波束测深在海 洋工程勘察中的应用[J].物探与化探，2004, 28 (4): 373-376."提出了校 正首摇偏差的线性目标探测法；刘方兰，张志荣，余平的文章"多波束系统 横摇、纵倾参数的校正方法[J].吉林大学学报地球科学版，2004， 34(4): 621-624."提出了实测法和剖面重合法校正横摇和纵倾角偏差。
上述方法存在以下不足和缺陷'.1)上述的系统偏差校正方法，本质是希 望尽量降低其它参数影响，突出被校参数的影响，以进行偏差校正。但实际 上测深误差是多种参数综合影响的结果，所以单一的系统偏差校正方法只能 在一定程度上去除显著的系统偏差影响。2)上述的系统偏差校正方法是基 于多波束测深声纳的，没有考虑到其它一些测深声纳的特点，例如高分辨率 测深侧扫声纳具有下述特点 一是高分辨率测深侧扫声纳主要的估计参数是 回波的到达方向；二是高分辨率测深侧扫声纳一般不采用波束稳定技术；三 是高分辨率测深侧扫声纳多通道的不一致性，它会引起计算入射角的系统偏差；四是高分辨率测深侧扫声纳左右舷各釆用一个声纳阵，需要使用两组独 立的声纳阵安装参数。因此现有的系统偏差校正方法难以直接用于高分辨率 测深侧扫声纳中。
为了提高测深声纳的测深精度，使它获得更广泛的应用，并考虑高分辨 率测深侧扫声纳的特点，提出了一套切实可行的系统偏差校正方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不足，将首摇、横摇、纵倾、时延等多 方面的偏差进行系统地综合处理，从而提供一种适合于测深声纳，并特别 适合于高分辨率测深侧扫声纳的切实可行的系统偏差^f交正方法。
为实现上述发明目的，本发明提供的测深声纳系统偏差校正方法，包
括如下步骤
1) 通过海上校准试验采集数据，得出各个待校准参量的初始值；所述 校准参量至少包括横摇偏差；
2) 选取一个待校准参量，根据各个待校准参量的当前值，计算出所选 取的待校准参量的修正量；
3) 判断所选取的待校准参量的当前修正量是否小于预设的门限值或收 敛于某一数值；如判断为是，则将待校准参量当前修正量做为该待校准参量 的最终修正量；如判断为否，则待校准参量的值用该待校准参量当前值与当 前修正量之和替换，返回步骤2);
4) 当所有待校准参量都得到最终修正量时，校正过程结束。
上述技术方案中，所述待校准参量还包括入射角系统偏差。 上述技术方案中，所述待校准参量还包括首摇偏差。 上述技术方案中，所述待校准参量还包括纵倾偏差。 上述技术方案中，所述待校准参量还包括定位延迟。上述技术方案中，所述的测深声纳系统是高分辨率测深侧扫声纳系统， 所述横摇偏差和入射角系统偏差同步进行校正，得出横摇和入射角偏差的综 合修正量。
上述技术方案中，所述横摇和入射角偏差的综合修正量的计算方法如
下
a) 在海上校准试验中，沿预定测线航行，采集测深数据；采集试验前后 的声速剖面数据；
b) 分别对右舷测深数据和左舷测深数据进行处理，分别得到右舷横摇和 入射角偏差综合修正量以及左舷横摇和入射角偏差综合修正量，对测深数据 进4亍处理方法如下
bl)对于第i帧测深数据，读取其中的正下方散射信号到达时间，再根 据声速剖面数据计算出正下方深度d;
b2)在每个测深点的深度都等于d的假设条件下，拟合计算出第i帧右 舷数据中每个时延t对应的理论入射角W;
b3)计算在第i帧测深数据中直接读取的每个时延T对应的实际入射角
6与它对应的理论入射角6"'的差值A,(",将该差值A,(司作为第i帧的横摇和
入射角偏差综合修正量；
b4)计算出单条航迹上所有帧的横摇和入射角偏差综合修正量的平均
值A的；
b5)根据垂直航迹方向的平均坡度，以及不同航迹上计算出的横摇和入 射角偏差综合修正量平均值，得出修正后的横摇和入射角偏差综合修正量。 上述技术方案中，所述校准参量还包括运动传感器输出延时偏差，获得
8所述运动传感器输出延时偏差的修正量的方法如下
c 1)取一段在平坦区域得到的测深数据作为校正的原始数据； c2)把已有的系统校准参量的修正量代入，根据原始数据计算深度和位 置，拟合计算出每一次发射得到的测深数据的斜率，将第i帧数据的斜率^;
c3)读取每一帧的横摇r,和时间t;,得到r,(i;); c4)计算由于运动传感器输出延时造成的每一帧的横摇偏差
AiR(r。HlHR,(7:)
按最小均方误差准则选取最优的r。值，取使得Z(AiR(r。)-r,)2最小的r。
为最终运动传感器延时修正量。
上述技术方案中，所述步骤2)中，首先对各待校准参量的偏差的严重 程度进行排序，得出各待校准参量进行校正的优先级，然后按优先级依次选 取各待校准参量以对各待校准参量的修正量进行计算。
上述技术方案中，所述步骤2)中，选取各待校准参量的顺序依次为 首摇偏差、纵倾偏差、定位延迟、横摇偏差和入射角系统偏差。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于 (1 )本发明的系统偏差校正方法考虑了高分辨率测深侧扫声纳的各项 特点，因此特别适合应用于高分辨率测深侧扫声纳；但本发明也可以用于常 规测深侧扫声纳、多波束测深系统和干涉合成孔径声纳等声纳的参数校正 中。
(2 )本发明的系统偏差校正方法提出了针对高分辨率测深侧扫声纳特 点的^f黄摇和入射角系统偏差综合^^交正方法；该方法也可以用于常MJ则深侧扫 声纳、多波束测深系统和干涉合成孔径声纳等声纳的参数校正中。。
(3 )本发明的系统偏差校正方法提出了针对测深声纳的运动传感器延 时校正方法。
9(4 )本发明的系统偏差校正方法每一步获得的系统偏差修正量会代入 到下一步的数据处理中，而最后获得的横摇和入射角系统偏差修正量代入最 先的首摇数据校正后处理中再次进行处理，形成反馈，从而增加了各系统偏 差^^正量的准确性。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中
图1是平坦区域测线；
图2是本发明的系统偏差校正方法流程图3是使用本发明的系统偏差校正前后测深图的对比示意图；左侧为 系统偏差校正前的测深结果(等深线图)，右侧为系统偏差校正后的测深 结果(等深线图)；二者使用同样的标尺；
图4是使用本发明的系统偏差校正前后深度误差比较图，左图为系统 偏差校正前的深度误差图，右图为系统偏差校正后的的深度误差图。两图 使用同样的标尺；
图5是横摇偏差引起的地形变化示意图。
具体实施例方式
本发明的基本构思如下
由于测深声纳系统所有需要校正的参数在进行参数修正过程中是相互影 响和相互作用的，因此对某个单一参数的校正方法无法排除其它参数偏差的 影响，从而带来新的误差。因此本发明提出循环数据处理的方法，其原理是 把每一步获得的系统偏差修正量代入到下一步的数据处理中，而最后获得的 系统偏差修正量代入最先的系统偏差数据校正后处理中再次进行处理，形成 反馈。反馈的目的是再一次降低各系统偏差之间的影响，反馈的中止条件是 各个系统偏差的修正量的变化值达到预设的门限值或收敛于某一值。
实施例l高分辨率测深侧扫声纳在获得入射角和时延后，还需要利用各种传感器 获得的载体位置、载体姿态、声速剖面、潮位等数据，以及声纳阵和各种传 感器在载体上的空间位置关系数据，对获得的时延和入射角进行参数修正， 并最终推导出被测海底的经炜度坐标和稳态深度。表l是影响高分辨率测深 侧扫声纳误差的主要参数的列表。
表l
参数影响深度影响4立置
入射角e是是
时延T疋曰 疋
横摇(R)是是
纵倾(p)是是
首摇(H)否是
声速(c)是是
载体定位数据 (L。n羅"Lat J否是
定位天线与换能器相 对位置(x。，y。，z。)否是
换能器吃水(Draft)是否
起伏(Heave)是否
载体水深(DO)是否
潮沙(WaterLevel)是否
发射波束水平开角^是
从表l中可以看出，系统根据其自身特点，所需要进行的偏差校正主要
包括以下几个方面定位系统天线、运动传感器和声纳阵之间的相对距离的
ii精细测量；首摇、纵倾、横摇的安装偏差校正；定位延迟校正和声纳通道不 一致性引起的入射角系统偏差校正。
本实施例主要是对首摇、纵倾、横摇(只考虑安装造成的横摇偏差)以 及定位延迟进行综合校正。其步骤如下
第l步系统安装时精细测量定位系统天线、运动传感器和声纳阵之间的 相对距离，将这些数据记录下来作为后续数据处理中的参数。
第2步进行海上校准实验。首先按照常规方法获得进行首摇校正、纵倾 校正和定位延迟校正需要的数据。选择一个孤立目标，在它的一侧直线航行， 用边缘波束测量目标，得到一数据文件；在目标的另一侧反向直线航行，用 同一声纳阵的边缘波束测量标志物，得到另一数据文件，获得首摇校正所需
数据。找一个有斜坡的海域，沿一条垂直于等深线方向的测线往返测量，尽 量保持航速不变，得到纵倾校正所需数据。改变航速，在目标的正上方同向 反复直线航行，得到定位延迟校正需要的数据。然后选择尽量平坦的区域测 量以获得横摇校正所需要的数据，使用如图l所示测线，测线长度为声纳的 两侧的最大覆盖范围，测线间隔为单测的最大覆盖范围。校准试验前后应使 用声速剖面仪对试验水域的声速剖面进行探测，所测声纳剖面值将在第3步 和第4步中使用。
第3步进行首摇、纵倾和定位延迟校正数据后处理。首先从首摇校正 数据计算初步测深结果，获得首摇修正量，然后修正纵倾校正数据中的首摇 值，并处理得到纵倾修正量，最后把首摇修正量和纵倾修正量代入定位延迟 校正数据，获得定位延迟的值。首摇和纵倾校正数据后处理中对两个声纳阵 的数据分别进行处理。
本步骤的首摇、纵倾和定位延迟校正数据后处理可参考"横摇偏差和纵 倾偏差的校正方法刘方兰，张志荣，余平，多波束系统横摇、纵倾参数的 校正方法[J].吉林大学学报地球科学版，2004, 34 (4): 621-624."以及"导 航定位延迟校正方法和首摇偏差的校正方法刘胜旋，关永贤，多波束系统的参数误差判断及校正[J].海洋测绘，2002, 22 (1): 33-37."
第4步进行横摇校正数据后处理。带入首摇偏差、纵倾偏差和定位延迟 等修正量，利用平坦区域的探测数据采用拟合算法获得横摇系统偏差修正 量，利用同一侧声纳阵对同一区域的经过横摇多次测量值的一致性作为判定 修正量是否正确的判据。横摇校正要分左右舷分别进行。
本步骤的横摇校正数据后处理可参考"横摇偏差和纵倾偏差的校正方法 刘方兰，张志荣，余平，多波束系统横摇、纵倾参数的校正方法[J].吉林 大学学报地球科学版，2004， 34 (4): 621-624."以及"横摇偏差的校正方 法吴自银，金翔龙，多波束测深边缘波束误差的综合校正[J].海洋学报， 2005， 27 (4): 88-94"。
第5步将横摇偏差修正量代入第3步，替换原有的横摇数据，然后重新 按照第3步的方法，依次计算出新的首摇偏差、纵倾偏差和定位延迟修正量， 然后再把新的首摇偏差、纵倾偏差和定位延迟修正量代入第4步，再次计算 横摇偏差修正量。如此反复上述的迭代计算过程，直到首摇偏差、纵倾偏差、 定位延迟和横摇偏差修正量的变化量均小于预设的门限值或收敛于某一值 为止。当然，这里停止迭代计算的标准也可以是其中某一个或多个参数修正 量的变化量小于预设的门限值或收敛于某一值，这是本领域技术人员容易理 解的。
具体地说，本步骤中，首先判断所选取的待校准参量的当前修正量(如 横摇偏差修正量的当前值)是否小于预设的门限值或收敛于某一数值；如判 断为是，则将待校准参量当前修正量做为该待校准参量的最终修正量；如判 断为否，则待校准参量的值(即横摇偏差的值)用该待校准参量当前值(即 当前的横摇偏差值)与当前修正量(即当前的横摇偏差修正量)之和替换， 然后将新的待校准参量的值(即新的横摇偏差的值)代入第3步，重新计算 其它待校准参量的修正量(如首摇偏差、纵倾偏差和定位延迟修正量)；这 样不断反复迭代计算并更新各待校准参量(包括首摇偏差、纵倾偏差、定位
13延迟和横摇偏差)的修正量，直至所有待校准参量都符合上述判断条件，从 而得到最终修正量。
第6步在海上选择十字交叉测线进行内符合试验，用获得的各修正量对 相应参数进行校准，并处理获得测深结果进行内符合评估， 一全验系统偏差校 正的效果。
对内符合评估结果的分析表明，所有测深点中，96. 6%的点的误差小于 0. 2712米，测量精度超过IHO—级标准。本发明提出的高分辨率测深侧扫声 纳系统偏差校正方法通过了试验数据的验证，可以获得高精度的测深图。
实施例2
本实施例的1至3步以及第5 、第6步与实施例1一致，其区别在于为 获得更精确的偏差修正数据，本实施例的第4步考虑到声纳通道不一致性引 起的入射角系统偏差，对横摇和入射角偏差同时进行才交正。下面详细描迷本 实施例第4步的原理及实施步骤。
对于高分辨率测深侧扫声纳，由于各通道间的不一致性，经过信号处理 之后得到的入射角存在固定的偏差。它的大小随e的值而改变，在S取值处于 一定区间的时候会有较大值。这一偏差在测深图上表现为平行于航迹方向的 沟状或脊状假地形。由于入射角偏差的存在，导致实测法中的海底垂直航迹 方向的平均坡度的计算产生很大误差，单纯调整横摇角也无法使剖面重合。 因此横摇的安装偏差和入射角的偏差对深度和位置的影响是叠加在一起的， 对它们的校正必须同时完成，称为横摇和入射角偏差综合校正。
横摇和入射角偏差综合校正，在一个平坦的海底进行校正试验，采集数 据。采用一定的拟合算法获得横摇安装偏差和入射角系统偏差的修正量，利 用同 一侧声纳阵对同 一 区域的经过^f黄摇和入射角校正后的多次测量值尽可 能一致作为判定修正量是否正确的判据。横摇和入射角系统偏差综合校正要 分左右舷分别进行。使用如上图所示测线在平坦区域釆集数据，测线长度为声纳的两侧的最 大覆盖范围，测线间隔为单测的最大覆盖范围。
实际工作中采用如下步骤获得横摇和入射角偏差综合修正量
1. 沿图l所示测线航行，釆集测深数据，取AB段和CD段的右舷测深数 据作为右舷横摇和入射角偏差综合校正的原始数据，CD段和EF段的左 舷测深数据作为左舷横摇和入射角偏差综合校正的原始数据。试验前 后要采集声速剖面数据。
2. 取AB段的右舷测深数据进行处理。取一次发射得到的右舷测深数 据(假设为第i帧右舷测深数据)，读取其中的正下方散射信号到达时 间，再根据声速剖面数据计算出正下方深度d。
3. 在每个测深点的深度都等于d的假设条件下，拟合出第i帧右舷数 据中每个时延T对应的理论入射角W。拟合算法使用各种测深参数和 声速剖面按照声线跟踪法的公式进行计算，经过层层递推，直到深度 等于d,最终得到每个时延T对应的理论入射角W。
4. 每个时延T对应的实际入射角^ (即在第i帧右舷数据中读取的入 射角^)与它对应的理论入射角W (即第3步中拟合得到的入射角W) 的差值A, (0)即为第i帧的右舷横摇和入射角偏差综合修正量。
5. 对AB段的每一帧右舷测深数据计算An的，求它们的平均值A的。
6. 考虑到海底一般总会有一定的固有倾斜，把A的代入到参数修正 公式中，根据CD段右舷测深数据计算深度和位置，然后得出垂直航迹
方向的平均坡度- , A的减去f得到右舷横摇和入射角偏差综合修正 量。
7. 对右舷横摇和入射角偏差综合修正量进行微调，直到AB段和CD段 的右舷测深结果尽可能一致。
8. 参考上述2至7步骤，对CD段和EF段的左舷测深数据做同样的处理得到左舷横摇和入射角偏差综合修正量。 实施例3
本实施例是在实施例2的基础上，进一步考虑运动传感器输出延时， 从而对各系统偏差进4亍更加精确的校正。
除安装偏差以外，横摇、纵倾和首摇角还存在运动传感器输出延时所 造成的偏差。采用一定的方法得到运动传感器输出延时即可校正这个偏差。 一般运动传感器输出延时是一个固定的系统参数，由运动传感器生产厂家给 出。但是在实际工作中，由于数据传输或者计算机处理数据的延时，导致实 际的运动传感器输出延时与厂家给出的值不符。这个值的测量比较困难，本 文通过数据后处理进行运动传感器输出延时校正，其原理是几何上可以证明 对于平坦区域的测深结果，其中某一帧的斜率等于这一帧的横摇偏差。具体
才交正方法々o下
1. 取一段在平坦区域得到的测深数据作为校正的原始数据；
2. 把已有的系统偏差修正量代入到参数修正公式中，根据原始数据 计算深度和位置，然后拟合出每一次发射得到的测深数据(假设为第 i帧数据)的斜率。；
3. 读取每一帧的横摇R,和时间T,,它们是——对应的，得到R,(Ti);
4. 由下式计算由于运动传感器输出延时造成的每一帧的横摇偏差
AiR(r。卜R,(7;—r。) — R,(r,)
按最小均方误差准则选取最优的r。值，即取使得Z (A,R(r。)- 。)2最
小的t。为最终运动传感器延时修正量。 本实施例中，将所述运动传感器延时修正量代入第4步(即实施例1 中进行横摇校正数据后处理的步骤)的计算，用以提高横摇和入射角偏差综 合校正的准确性。
另外，由于运动传感器延时对纵倾和首摇偏差同样会造成一定影响，因此，也可以同时在第3步(即实施例1中进行首摇、纵倾和定位延迟才交正 数据后处理的步骤)的计算中代入所述运动传感器延时修正量。
实施例4
本实施例与前三个实施例的区别在于对各参数偏差才交正的顺序选择
上，其余部分与实施例1或2或3—致。本实施例的步骤如下
第l步系统安装时尽可能精确的测量定位系统天线、运动传感器和声 纳阵之间的相对距离，减小由于相对距离引起的系统偏差。
第2步进行海上校准实验。校准试验包含两部分 一是按照常规方法 获得进行首摇校正、纵倾校正和定位延迟校正需要的数据；二是选择尽量平 坦的区域测量以获得横摇和入射角系统偏差校正所需要的数据，使用如图l 所示测线，测线长度为声纳的两侧的最大覆盖范围，测线间隔为单测的最大测。
第3步对试验数据进行参数修正，得到初步测深结果。对初步测深结 果进行分析，根据对测深结果的影响大小，对各系统参数偏差的严重程度进 行排序，从而得出各系统参数偏差进行校正的优先级。这里的需要进行优先 级排序的系统参数至少包括首摇、纵倾、定位延迟和横摇。
第4步根据所述各系统参数偏差进行校正的优先级，依照优先级由高 到低的顺序依次进行校正数据后处理，得到它们的修正量。每一步获得的系 统参数偏差修正量要代入到下 一 步的优先级较低的系统参数偏差的数据处 理中。
第5步将第4步获得的优先级最低的系统参数偏差的修正量重新代入 优先级最高的系统参数偏差修正量的数据处理，再次执行第4步，依照优先 级由高到低的顺序依次进行校正数据后处理，得出各系统参数偏差修正量， 获得更准确的系统偏差修正量。如此反复上述过程，直到各参数变化量小于
17预设的门限值或收敛于某一值为止。
第6步在海上选择十字交叉测线进行内符合评估试验，用获得的各系
统偏差修正量校正系统偏差，进行参数修正和内符合评估，检验系统偏差校
正的效果。
以上所述的具体实施例对本发明的目的、技术方案以及有益效果进行了 详细的说明。所应理解的是，上述内容仅为本发明的具体实施例而已，并不 用于限制本发明。凡在本发明的精神与原则之内，所做的任何修改、等同替 换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种测深声纳系统偏差校正方法，包括如下步骤1)通过海上校准试验采集数据，得出各个待校准参量的初始值；所述校准参量至少包括横摇偏差；2)选取一个待校准参量，根据各个待校准参量的当前值，计算出所选取的待校准参量的修正量；3)判断所选取的待校准参量的当前修正量是否小于预设的门限值或收敛于某一数值；如判断为是，则将待校准参量当前修正量做为该待校准参量的最终修正量；如判断为否，则待校准参量的值用该待校准参量当前值与当前修正量之和替换，返回步骤2)；4)当所有待校准参量都得到最终修正量时，校正过程结束。
2. 根据权利要求1所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述待校准参量还包括入射角系统偏差。
3. 根据权利要求2所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述待校准参量还包括首摇偏差。
4. 根据权利要求3所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述待校准参量还包括纵倾偏差。
5. 根据权利要求4所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述待校准参量还包括定位延迟。
6. 根据权利要求5所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述的测深声纳系统是高分辨率测深侧扫声纳系统，所述横摇偏差和入射角 系统偏差同步进行校正，得出横摇和入射角偏差的综合修正量。
7. 根据权利要求6所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于，所述横摇和入射角偏差的综合修正量的计算方法如下a) 在海上校准试^r中，沿预定测线航行，采集测深数据；釆集试验前后 的声速剖面数据；b) 分别对右舷测深数据和左舷测深数据进行处理，分别得到右舷横摇和 入射角偏差综合修正量以及左舷横摇和入射角偏差综合修正量，对测深数据 进^f亍处理方法如下bl)对于第i帧测深数据，读取其中的正下方散射信号到达时间，再根 据声速剖面数据计算出正下方深度d;b2)在每个测深点的深度都等于d的假设条件下，拟合计算出第i帧右 舷数据中每个时延t对应的理论入射角6>';b3)计算在第i帧测深数据中直接读取的每个时延T对应的实际入射角e与它对应的理论入射角"的差值Ai的，将该差值Aj的作为第i帧的横摇和入射角偏差综合修正量；b4)计算出单条航迹上所有帧的横摇和入射角偏差综合修正量的平均b5)根据垂直航迹方向的平均坡度，以及不同航迹上计算出的横摇和入 射角偏差综合修正量平均值，得出修正后的横摇和入射角偏差综合修正量。
8.根据权利要求6所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述校准参量还包括运动传感器输出延时偏差，获得所述运动传感器输出延 时偏差的修正量的方法如下c 1)取一段在平坦区域得到的测深数据作为校正的原始数据；c2)把已有的系统校准参量的修正量代入，根据原始数据计算深度和位 置，拟合计算出每一次发射得到的测深数据的斜率，将第i帧数据的斜率r,;c3)读取每一帧的横摇r,和时间t,，得到r,(t;);c4)计算由于运动传感器输出延时造成的每一帧的横摇偏差A,r(r》r,d)-r,(7;)按最小均方误差准则选取最优的r。值，取使得Z(A,r(r。)-r,)2最小的r。为最终运动传感器延时修正量。
9. 根据权利要求6所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述步骤2)中，首先对各待校准参量的偏差的严重程度进行排序，得出各 待校准参量进行校正的优先级，然后按优先级依次选取各待校准参量以对各 待校准参量的修正量进行计算。
10. 根据权利要求6所述的测深声纳系统偏差校正方法，其特征在于， 所述步骤2)中，选取各待校准参量的顺序依次为首摇偏差、纵倾偏差、 定位延迟、^f黄摇偏差和入射角系统偏差。
全文摘要
本发明提供一种测深声纳系统偏差校正方法，包括如下步骤1)通过海上校准试验采集数据，得出各个待校准参量的初始值；2)选取一个待校准参量，根据各个待校准参量的当前值，计算出所选取的待校准参量的修正量；3)判断所选取的待校准参量的当前修正量是否小于预设的门限值或收敛于某一数值；如判断为否，则待校准参量的值用该待校准参量当前值与当前修正量之和替换，返回步骤2)，直至所有待校准参量的修正量均符合上述判定条件。本发明综合考虑系统中的各校准参量，利用反馈机制，降低了各系统偏差之间的影响，增加了各系统偏差修正量的准确性。同时本发明考虑了高分辨率测深侧扫声纳的各项特点，因此特别适合应用于高分辨率测深侧扫声纳。
文档编号G01S7/52GK101587187SQ20081011248
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者刘晓东, 孙宇佳, 张方生, 朱维庆, 高俊涛 申请人:中国科学院声学研究所