[發明專利]一種多波束聲吶系統參數的自適應調整方法

在審

• 申請號: 202110248783.5
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113030981A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王源
• 申請（專利權）人: 云南保利天同水下裝備科技有限公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G01S7/52
• 代理公司: 昆明普發諾拉知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 葛玉軍

1.一種多波束聲吶系統參數的自適應調整方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)根據多波束聲吶系統的空間分辨率模型，得到波束在一定水深狀況下底部覆蓋的數據，包括一定角度下平行航向長度、垂直航跡方向長度；

(2)根據測試目的、測試水深狀況、測試水下地形變化狀況、測試水下底部材質、測試水域水文環境、在測試過程中聲吶載體的最大航速、水面天氣狀況、載體振動以及噪音情況構建出多波束操作系統進行測試的基本控制模型，基本控制模型包括多波束聲吶系統的開角設置、ping率設置、脈沖長短設置、發射功率設置、發射波束角度設置、近場聚焦設置、探測模式設置、根據測試目的坐標進行初始測線規劃；

(3)根據步驟(2)生成的多波束聲吶的基本控制模型，根據多波束聲吶系統在測試過程聲吶的運動姿態信息、系統測試干擾狀況、系統整體圖像狀況，根據多波束聲吶原理對測試過程中的多波束聲吶控制參數進行自動迭代控制參數，具體為自適應的調整多波束聲吶系統的自動控制參數；根據實現測試效率最優原則，具體在保證開角前提下保證邊緣波束有效觸底，降低旁瓣干擾，保證成像質量，降低功耗；根據本發明整個聲吶系統將在整個測試過程中實現聲吶系統控制參數自動迭代完成整個測試過程；

(4)根據步驟(3)進行多波束聲吶基本控制模型迭代過程中實時記錄多波束聲吶的載體運動軌跡曲線，以及多波束聲吶系統底部測寬覆蓋曲線，多波束聲吶系統將根據應用目的確定相鄰測線覆蓋要求自動規劃下一條測線；

(5)當系統需要在同一個區域內完整覆蓋測量，多波束聲吶系統將實時反饋本系統規劃軌跡曲線給載體，載體按步驟(4)選擇性采用多波束聲吶系統規劃測線進行測量；當測試目的不要求對某一個測試區域進行全區域覆蓋測試，那么測試時多波束聲吶生成的自動規劃測線反饋給載體后載體不采用時，多波束聲吶行進測線根據步驟(3)中的初始測線進行整個測試。

2.根據權利要求1所述的一種多波束聲吶系統參數的自適應調整方法，其特征在于：所述步驟(1)中波束分辨率模型為Br(H,θ)＝{Lrθ,Wrθ,Rrθ}，其中H是深度，θ是波束角度，在深度為H，開角為θ情況下，Lrθ為在一定角度下系統平行于航跡方向的長度分辨率，Wrθ為在一定角度下系統垂直于航跡方向的寬度分辨率，Rrθ為在一定角度下系統的距離分辨率；在已知水深、開角、多波束聲吶系統工作脈沖長短，上述參數均可計算得出；得到的多波束聲吶分辨率矩陣具體為：

上式中k代表的多波束聲吶所實用的深度值序號，n代表多波束系統對應某一個波束的波束角度。

3.根據權利要求1所述的一種多波束聲吶系統參數的自適應調整方法，其特征在于：所述步驟(2)中測試過程中多波束聲吶的基本控制模型可用如下函數表示：

聲吶基本控制模型＝F(測試環境參數，聲吶控制參數)

其中，測試環境參數包括：測試目的，測試水深狀況，測試地形變換狀況，底部材質狀況，水文環境；測試目的中有目標搜探、底部掃描以及目標搜探與底部掃描一起的聯合應用三種情況，目標搜探過程中要求具備較高的分辨率、較少的干擾、較多的數據量，具體為有合適的設置陣列孔徑以在不同水深狀況下取得最佳的角度分辨率、少邊緣雜波和少水體噪音、高的ping率和低航速；底部地形掃描要求較大的覆蓋、穩定的數據量，在盡可能高的航速情況下要求數據要求穩定，可以接受適度的干擾；目標搜探與底部掃描一起的聯合應用綜合考慮上述兩種情況進行設置；測試水深狀況包括底部處于陣列的遠場范圍或近場范圍；測試地形變換狀況為水深變化情況；底部材質狀況包括淤泥、泥沙、石頭、水泥底；水文狀況包括水體清澈、渾濁、淡水、咸水；

聲吶控制參數包括：開角設置、ping率設置、脈沖長短設置、發射功率設置、發射波束角度設置、近場聚焦、探測模式設置、接受增益設置、圖像顯示設置。

4.根據權利要求1所述的一種多波束聲吶系統參數的自適應調整方法，其特征在于：所述步驟(3)中自動迭代模型為一個滑動窗口函數，滑動窗口函數可以具體表示為W(E，C，P)，其中W代表滑動窗函數，E為環境變化參數，具體為測試目的，測試水深狀況，測試地形變換狀況，底部材質狀況，水文環境、載體航速；P代表系統表現，具體為水體噪音干擾、旁瓣干擾、邊緣雜波、波束觸底狀況；C代表聲吶控制參數，具體為開角設置、ping率設置、脈沖長短設置、發射功率設置、發射波束角度設置、近場聚焦、探測模式設置、接受增益設置、圖像顯示設置。