[發(fā)明專利]多波束聲納回波圖像地形校正方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910048333.0
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101526616A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李先華;黃微
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/539
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

1.一種多波束聲納回波圖像地形較正方法，其特征在于通過多波束同時獲得回波圖像和水下測深數(shù)據(jù)，根據(jù)水下測深數(shù)據(jù)構(gòu)建水下數(shù)據(jù)高程模型，然后計(jì)算回波圖像中每個像元對應(yīng)的波束入射角，建立回波圖像與波束入射角之間定量關(guān)系的數(shù)理模型，對回波圖像進(jìn)行地形較正，消除地形對其的影響；具體操作步驟如下：

(1)在通過多波束獲得回波圖像時，同時測取測深數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)水下測深數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型DEM；

(3)對回波圖像和數(shù)字高程模型DEM進(jìn)行匹配；

(4)逐點(diǎn)計(jì)算回波圖像上各點(diǎn)的波束入射角；

(5)計(jì)算任意波束入射傾斜地表時獲取的回波強(qiáng)度；

(6)模擬波束垂直入射對應(yīng)水平地表時獲取的回波強(qiáng)度；

(7)根據(jù)步驟(5)和(6)，對回波圖像進(jìn)行地形較正；

(8)輸出地形較正后的回波圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波束聲納回波圖像地形較正方法，其特征在于所述步驟(4)中逐點(diǎn)計(jì)算回波圖像上各點(diǎn)的波束入射角的具體計(jì)算方法如下：

設(shè)回波圖像中某一像元P_i，j，i，j為像元在圖像中的行列號，波束入射角為：

cosi＝cosαcosθ+sinαsinθcos(β-ω)

式中，α為坡度角，β為坡向角，它們可以利用多波束系統(tǒng)同步獲取的水下測深數(shù)據(jù)計(jì)算得到；該像元P_i，j對應(yīng)的聲納波束入射高度角為θ；波束方位角為ω；對于垂直發(fā)射的中心波束，波束方位角為0°；其它傾斜發(fā)射的波束，其方位角分別右船舷為90°或左船舷為180°；

所述聲納入射高度角θ由多波束系統(tǒng)的發(fā)射開角和水下的聲速共同確定：

式中，c₀和c_n分別為波束發(fā)射時和到達(dá)河床時對應(yīng)的聲速。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波束聲納圖像地形較正方法，其特征在于所述步驟(5)中計(jì)算任意波束入射傾斜地表時獲取的回波強(qiáng)度的方法如下：

任意聲納波束到達(dá)傾斜地表的入射強(qiáng)度I_in為：

I_in＝I₀dAcosi/r²

式中，I₀為波束的發(fā)射聲強(qiáng)，r為射程；dA表示波束照射的海底面積；

當(dāng)聲強(qiáng)入射到水下表面時，聲強(qiáng)被粗糙的海底表面散射到各個方向，此時的后向散射聲強(qiáng)I_out為

I_out＝usinλcosiI₀dA/r²

其中，I_out為后向散射強(qiáng)度，u為比例常數(shù)，λ是后向散射方向的方位角；假設(shè)聲納系統(tǒng)收發(fā)同置，則λ＝i，散射聲強(qiáng)按原方向返回后，聲納獲取的回波強(qiáng)度I_recived-T為：

I_recived-T＝uI₀dAcos²i/r⁴。