[發(fā)明專(zhuān)利]多波束測(cè)深系統(tǒng)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210425789.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102927974A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陽(yáng)凡林;盧秀山;劉智敏;石波;陳允約;王智明;張建峰;景冬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C13/00
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

1.多波束測(cè)深系統(tǒng)檢測(cè)方法，其特征在于，包括內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試及動(dòng)態(tài)航行測(cè)試、外符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試及動(dòng)態(tài)航行測(cè)試，

內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試

在水深大于5米的位置放置換能器，

先進(jìn)行聲速測(cè)量，并將編輯好的聲速剖面文件輸入到多波束測(cè)深系統(tǒng)中，

測(cè)試中多波束測(cè)深系統(tǒng)連續(xù)開(kāi)機(jī)時(shí)間8小時(shí)以上，每隔15分鐘比對(duì)一次水深，基準(zhǔn)值為首次測(cè)量值，不同波束值按序號(hào)依次與基準(zhǔn)值比對(duì)，計(jì)算出水深比對(duì)差和測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差，水深比對(duì)限差應(yīng)在2倍測(cè)深中誤差以內(nèi)，記錄水深比對(duì)差超限的個(gè)數(shù)，統(tǒng)計(jì)出中央波束區(qū)、中間波束區(qū)和邊緣波束區(qū)的水深比對(duì)差值，在計(jì)算水深比對(duì)誤差前，應(yīng)對(duì)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式編輯，去掉異常值，

每隔1小時(shí)測(cè)定電壓，在測(cè)深過(guò)程中多波束測(cè)深系統(tǒng)電源電壓的變化不得超過(guò)額定電壓的10%，記錄多波束測(cè)深系統(tǒng)的以下三個(gè)參數(shù)：功率、增益、及脈寬，

各區(qū)域波束測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)值按下式計(jì)算：

σh=Σ(hi-h-)2n-1---(1)]]>

式（1）中h_i為每次測(cè)深值，為測(cè)深平均值；

內(nèi)符合精度動(dòng)態(tài)航行測(cè)試

換能器放置方向，分為垂直放置和水平放置兩種，針對(duì)兩種放置方式逐一進(jìn)行以下操作，

測(cè)試時(shí)航速控制在6海里/小時(shí)以內(nèi)，導(dǎo)航用的GPS天線與多波束測(cè)深系統(tǒng)換能器中心應(yīng)處于同一垂直面上，

首先檢驗(yàn)多波束測(cè)深系統(tǒng)在不同深度和不同航速下工作是否正常，測(cè)深開(kāi)始前，先測(cè)量聲速，編輯好聲速文件后輸入到多波束測(cè)深系統(tǒng)中，

啟動(dòng)多波束測(cè)深系統(tǒng)，穩(wěn)定5分鐘后，分別以2海里/小時(shí)、4海里/小時(shí)、6海里/小時(shí)的航速啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，各測(cè)量2次，共得到6次固定測(cè)線的測(cè)深條帶，

每次測(cè)量時(shí)不改變參數(shù)，但測(cè)量間隔時(shí)改變測(cè)深參數(shù)，記錄多波束測(cè)深系統(tǒng)的以下三個(gè)參數(shù)：功率、增益、及脈寬，

以2海里/小時(shí)的首次測(cè)量為基準(zhǔn)，并去掉測(cè)線首尾不重疊部分，計(jì)算其余5次測(cè)量相對(duì)首次測(cè)量的水深比對(duì)誤差，計(jì)算時(shí)各波束分別計(jì)算，比如第2次第1號(hào)波束的所有ping的測(cè)深剖面近似為一個(gè)單波束測(cè)深系統(tǒng)，測(cè)點(diǎn)采用線性內(nèi)插方法對(duì)齊，水深比對(duì)限差應(yīng)在2倍測(cè)深中誤差以內(nèi)，計(jì)算測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差，并記錄水深比對(duì)差值超限的個(gè)數(shù)，

各區(qū)域的測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差按下式計(jì)算：

σΣh=Σ(hji-h‾j)2Σ(ni-1)---(2)]]>

式（2）中，i表示ping號(hào)，j表示波束號(hào)，表示第i?ping第j號(hào)波束水深值，表示第j波束的平均水深值；

外符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試

在水深大于5米的位置放置換能器，

先進(jìn)行聲速測(cè)量，并將編輯好的聲速剖面文件輸入到多波束測(cè)深系統(tǒng)中，

測(cè)試中多波束測(cè)深系統(tǒng)連續(xù)開(kāi)機(jī)時(shí)間8小時(shí)以上，每隔15分鐘比對(duì)一次水深，水深比對(duì)差是每波束水深值與地形圖反算值的差值，水深比對(duì)限差應(yīng)在2倍測(cè)深中誤差以內(nèi)，計(jì)算多波束邊緣、中間、中央?yún)^(qū)域測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差，并記錄水深比對(duì)差值超限的個(gè)數(shù)，

計(jì)算水深比對(duì)誤差前，應(yīng)對(duì)水深數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式編輯，去掉異常數(shù)據(jù)，

每隔1小時(shí)測(cè)定電壓，在測(cè)深過(guò)程中多波束測(cè)深系統(tǒng)電源電壓的變化不得超過(guò)額定電壓的10%，記錄多波束測(cè)深系統(tǒng)的以下三個(gè)參數(shù)：功率、增益、及脈寬，

各波束區(qū)域測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)差按下式計(jì)算：

σΣh2=Σ(hmn-h~m)2Σnn---(3)]]>

式（3）中，m表示波束號(hào)，n表示ping號(hào)，表示第n?ping第m號(hào)波束水深值，表示測(cè)深相應(yīng)的反算值，根據(jù)測(cè)深點(diǎn)位置由高精度地形圖反算得到，反算時(shí)需要考慮換能器吃水；

外符合精度動(dòng)態(tài)航行測(cè)試

換能器放置方向，分為垂直放置和水平放置兩種，導(dǎo)航用的GPS天線與多波束測(cè)深系統(tǒng)換能器中心應(yīng)處于同一垂直面上，針對(duì)兩種放置方式逐一進(jìn)行以下操作，

首先檢驗(yàn)多波束測(cè)深系統(tǒng)在不同深度和不同航速下工作是否正常，測(cè)深開(kāi)始前，先測(cè)量聲速，編輯好聲速文件后輸入到多波束測(cè)深系統(tǒng)中，

啟動(dòng)多波束測(cè)深系統(tǒng)，穩(wěn)定5分鐘后，分別以2海里/小時(shí)、4海里/小時(shí)、6海里/小時(shí)的航速啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，各測(cè)量2次，共得到6次固定測(cè)線的測(cè)深剖面，以地形圖反算值為基準(zhǔn)，去掉測(cè)線首尾不重疊部分，計(jì)算每次測(cè)量值相對(duì)基準(zhǔn)水深值的誤差，測(cè)點(diǎn)采用線性內(nèi)插方法對(duì)齊，水深比對(duì)限差應(yīng)在2倍測(cè)深中誤差以內(nèi)，計(jì)算測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差，并記錄水深比對(duì)差值超限的個(gè)數(shù)，

測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算公式如下：

σΣh2=Σ(hmn-h~m)2Σnn---(4)]]>

式（4）中，m表示波束號(hào)，n表示ping號(hào)，表示第n?ping第m號(hào)波束水深值，表示測(cè)深反算值，根據(jù)測(cè)深點(diǎn)位置由高精度已知地形圖反算得到，反算時(shí)需要考慮換能器吃水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波束測(cè)深系統(tǒng)檢測(cè)方法，其特征在于，還包括聲源級(jí)檢測(cè)，

首先保持標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器在發(fā)射器的聲軸方向上，而且兩者要在同一深度上，利用標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器接收脈沖聲信號(hào)，聲信號(hào)經(jīng)放大、濾波后送數(shù)字示波器，數(shù)字示波器根據(jù)同步觸發(fā)信號(hào)和時(shí)延對(duì)接收脈沖聲信號(hào)進(jìn)行顯示、處理，并測(cè)量其聲壓值，根據(jù)測(cè)得的聲壓值計(jì)算水聲場(chǎng)的電壓值，

由聲源級(jí)的定義式計(jì)算得到發(fā)射器的聲源級(jí)；

SL=20lgU-20lgM₀+20lgd+120????（5）

式（5）中，SL為聲源級(jí)，單位dB，基準(zhǔn)值為1μPa·m，U為標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的開(kāi)路電壓，M₀為標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的接收靈敏度，單位為V/Pa；d為待測(cè)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器聲中心之間的距離。