[發(fā)明專利]一種多波束聲吶系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110248783.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113030981A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南保利天同水下裝備科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S15/88
• 分類號(hào): G01S15/88;G01S7/52
• 代理公司: 昆明普發(fā)諾拉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 葛玉軍

本發(fā)明公開(kāi)了一種多波束聲吶系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整方法，涉及多波束聲吶測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)多波束聲吶系統(tǒng)的分辨率模型，結(jié)合聲吶安裝載體的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、實(shí)時(shí)測(cè)試表現(xiàn)，通過(guò)算法推算出多波束聲吶在當(dāng)前測(cè)試環(huán)境下所需要的實(shí)時(shí)控制參數(shù)、參數(shù)調(diào)整控制原則，自動(dòng)實(shí)時(shí)的判斷出在當(dāng)前測(cè)試環(huán)境下，多波束聲吶系統(tǒng)的實(shí)時(shí)表現(xiàn)以及測(cè)試效果；綜合產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景、載體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、應(yīng)用水文環(huán)境等，在系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)調(diào)整控制多波束聲吶的系統(tǒng)參數(shù)，排除非專業(yè)操作人員、參數(shù)需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)置、參數(shù)設(shè)置存在滯后等因素的影響，取得良好測(cè)試效果，減輕操作人員的工作量，降低實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸量，為多波束聲吶系統(tǒng)與其他水下系統(tǒng)集成提供保證。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多波束聲吶測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多波束聲吶系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整方法。

背景技術(shù)

多波束聲吶是在一定空間范圍內(nèi)形成多個(gè)波束的聲吶，因其一次可以發(fā)射多個(gè)波束同時(shí)獲取多點(diǎn)信息，使得其覆蓋的測(cè)量范圍廣、搜索速度快、效率和精度都高，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于海底地形掃測(cè)、目標(biāo)搜探等作業(yè)。

在實(shí)際使用過(guò)程中，由于測(cè)試目的不同導(dǎo)致測(cè)試要求不同，水下地形環(huán)境的變化(水深變化、底部材質(zhì)變化)、聲吶安裝載體姿態(tài)變化(包括橫搖、縱搖、運(yùn)動(dòng)速度等)，都會(huì)影響多波束聲吶系統(tǒng)的測(cè)試效果，為提高測(cè)試效果，都需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)聲吶系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)試效果對(duì)單套聲吶系統(tǒng)的控制參數(shù)(聲吶系統(tǒng)應(yīng)用距離、聲吶系統(tǒng)的孔徑大小、聲吶波束開(kāi)角范圍、聲吶系統(tǒng)發(fā)射功率、聲吶系統(tǒng)接收增益、圖像展示色彩等)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，現(xiàn)階段這些調(diào)整通常是人為調(diào)整，由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及測(cè)量目的，實(shí)時(shí)對(duì)聲吶參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，這樣的調(diào)整方式過(guò)度依賴于操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)、工作強(qiáng)度大(整個(gè)測(cè)試過(guò)程都需要實(shí)時(shí)查看測(cè)試效果)、且存在滯后性。如果操作不當(dāng)，不但會(huì)引入測(cè)試噪音，導(dǎo)致有用信號(hào)丟失，增大系統(tǒng)功耗；還會(huì)影響設(shè)備的使用壽命。同時(shí)過(guò)度依賴人為也將調(diào)整導(dǎo)致多波束系統(tǒng)無(wú)法與水下無(wú)人設(shè)備集成，限制了多波束聲吶的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多波束聲吶系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整方法，解決現(xiàn)有系統(tǒng)參數(shù)依靠人工調(diào)整導(dǎo)致的調(diào)整效果差且不及時(shí)、過(guò)度依賴人為操作導(dǎo)致多波束聲吶系統(tǒng)與其它水下無(wú)人設(shè)備集成存在障礙從而限制了多波束聲吶應(yīng)用的問(wèn)題。

為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種多波束聲吶系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)根據(jù)多波束聲吶系統(tǒng)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(shù)據(jù)，包括一定角度下平行航向長(zhǎng)度、垂直航跡方向長(zhǎng)度；

(2)根據(jù)測(cè)試目的、測(cè)試水深狀況、測(cè)試水下地形變化狀況、測(cè)試水下底部材質(zhì)、測(cè)試水域水文環(huán)境、在測(cè)試過(guò)程中聲吶載體的最大航速、水面天氣狀況、載體振動(dòng)以及噪音情況構(gòu)建出多波束操作系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的基本控制模型，基本控制模型包括多波束聲吶系統(tǒng)的開(kāi)角設(shè)置、ping率設(shè)置、脈沖長(zhǎng)短設(shè)置、發(fā)射功率設(shè)置、發(fā)射波束角度設(shè)置、近場(chǎng)聚焦設(shè)置、探測(cè)模式設(shè)置、根據(jù)測(cè)試目的坐標(biāo)進(jìn)行初始測(cè)線規(guī)劃；

(3)根據(jù)步驟(2)生成的多波束聲吶的基本控制模型，根據(jù)多波束聲吶系統(tǒng)在測(cè)試過(guò)程聲吶的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息、系統(tǒng)測(cè)試干擾狀況、系統(tǒng)整體圖像狀況，根據(jù)多波束聲吶原理對(duì)測(cè)試過(guò)程中的多波束聲吶控制參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)迭代控制參數(shù)，具體為自適應(yīng)的調(diào)整多波束聲吶系統(tǒng)的自動(dòng)控制參數(shù)；根據(jù)實(shí)現(xiàn)測(cè)試效率最優(yōu)原則，具體在保證開(kāi)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(zhì)量，降低功耗；根據(jù)本發(fā)明整個(gè)聲吶系統(tǒng)將在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中實(shí)現(xiàn)聲吶系統(tǒng)控制參數(shù)自動(dòng)迭代完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程；

(4)根據(jù)步驟(3)進(jìn)行多波束聲吶基本控制模型迭代過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄多波束聲吶的載體運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，以及多波束聲吶系統(tǒng)底部測(cè)寬覆蓋曲線，多波束聲吶系統(tǒng)將根據(jù)應(yīng)用目的確定相鄰測(cè)線覆蓋要求自動(dòng)規(guī)劃下一條測(cè)線；