[發明專利]相干類測深聲納正下方高精度測深方法及系統

有效

• 申請號: 201210211842.2
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102721966A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 許高鳳;劉曉東;朱維慶;張東升;張方生;曹金亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S15/10
• 分類號: G01S15/10
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及相干類測深聲納測深領域，尤其涉及一種基于相干類測深聲納正下方高精度測深方法及系統。

背景技術

相干類測深聲納通過采用多條固定間距的平行接收線陣，利用各接收陣間相位差信息來計算海底來波方向，從而確定海底深度。常見的相干測深聲納主要有常規測深側掃聲納和高分辨率測深側掃聲納。這類聲納均利用相位差信息進行測深。文獻《測深側掃聲吶差分相位估計的不定度》中給出了差分相位估計的均值和方差解析表式，即不定度。該表達式表明在時空相關函數相位上除了正常相位差項外，還附加了一項誤差項。并通過架設海底是一反向散射薄層，從理論和實驗角度解釋了正下方測深誤差存在的原因。雖然通過對聲納參數進行適當的選擇可以減弱這種誤差的影響，但其在正下方的測深精度仍無法與其它測深點精度比擬。

關于測深側掃聲納測深精度及正下方測深問題已有諸多學者進行了系統的研究和分析。不過這些分析大多是基于傳統的相干測深聲納而言的。文獻《Bathymetric?Side?scan?Sonar?Bottom?Estimation?Accuracy:Tilt?Angles?and?Waveforms》中比較系統的對測深側掃聲納測深精度在基陣安裝角及信號形式進行了分析，給出了正下方無法測深而形成測深空白的原因，但沒有給出解決方案。文獻《Post-processing?and?Corrections?of?Bathymetry?Derived?from?Side-scan?Sonar?Systems:Application?with?SeaMARC?II》中結合SeaMARC?II測深側掃聲納給出了解決正下方測深空白的問題，其將測深儀等設備獲得的底深度應用內插方法填補正下方測深空白。該方法中應用測深儀獲取正下方區域深度信息，其不但需要額外增加設備，而且新設備只能獲取正下方一個測深點，不足以提高正下方區域的測深精度。文獻《Survey?Operations?and?Results?Using?a?Klein?5410?Bathymetric?Side?scan?Sonar》中結合Klein?5410測深側掃聲納分析了正下方測深不足的問題，其提出解決正下方測深的方法是通過加密測線，使下一測線深測時覆蓋本次測線的正下方區域來獲得測深數據。但該方法要求探測測線間距需滿足50%以上的測深覆蓋，顯然該方法探測效率極低不可取。

因此，目前需要一種基于相干類測深聲納就能夠實現正下方區域高精度測深的方法，有效地彌補相干類測深聲納在正下方區域的測深缺陷，提高相干類測深聲納的工作效率。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供了一種相干類測深聲納正下方高精度測深方法及系統。

在第一方面，本發明提供了一種相干類測深聲納正下方高精度測深方法。該方法為計算正下方可信底平均深度通過變閾值方法，利用所述正下方可信底平均深度規劃相干側深聲納獲得的原始相干測深序列。

進一步的，所述通過變閾值方法，利用所述正下方可信底平均深度規劃利用相干側深聲納獲得的原始相干測深序列，具體為，從底回波起始點開始計算測深深度序列所述測深深度序列包括，左舷測深序列正下方區域可信底平均深度右舷測深序列其中，所述左舷測深序列和所述右舷測深序列為所述原始相干測深序列；計算出水平方向波束主瓣覆蓋寬度w；從所述測深深度序列中找出水平坐標位于[-w/2,w/2]范圍內的測深點D_x≤w/2；設定滑動閾值T_x；保留所述測深點D_x＜w/2中的點，去除超出對應閾值的點，形成新的測深序列D′_x≤w/2，與所述測深深度序列中水平坐標位于[-w/2,w/2]之外的測深點構成測深結果輸出。所述水平方向波束主瓣覆蓋寬度其中θ_-3dB為根據左右舷正下方波束形成的結果計算出的主瓣寬度。所述滑動閾值T_x=x²+T₀，其中，x為所述測深點D_x≤w/2中各測深點對應的水平坐標，T₀為利用相干法和/或幅度法測量時的允許誤差。

進一步的，所述計算正下方可信底平均深度之前，包括：對左右舷各多條接收通道獲得的正交采樣數據進行脈沖壓縮處理后在正下方做波束形成；在所述在正下方做波束形成的結果上應用逐步細化分段能量比較方法精確定位底回波的起始點，根據底回波的起始點分別計算左、右舷原始相干測深序列；所述在正下方做波束形成的結果上計算正下方可信底平均深度