[發明專利]一種顧及換能器瞬時姿態耦合效應的水深改正方法

有效

• 申請號: 202210299982.3
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114397664B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 吳敬文;劉傳杰;杜亞南;陳建民;盛青;王露;付五洲;唐敏炯
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會水文局;長江水利委員會水文局長江口水文水資源勘測局（長江水利委員會水文局長江口水環境監測中心）
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S7/52;G01S7/539
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 吳靜

1.一種顧及換能器瞬時姿態耦合效應的水深改正方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、計算不同波束角測深儀換能器的波束腳印的寬度，所述波束腳印的寬度為：

（1）

其中，為聲波發射角，為固定值；為換能器中心至中心定標點的距離；

S2、計算聲波傳播范圍內中心定標點的坐標，從而確定計算局部水底坡度的前后兩個點的位置；

所述中心定標點的坐標的計算為：

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

其中，為換能器中心至中心定標點的距離，中心定標點顯示出的水深值；為GNSS相位中心到換能器中心的距離；和分別為中心定標點的瞬時俯仰角和橫滾角；為船體軸線與測量坐標系縱軸的夾角；和分別為中心定標點的瞬時GNSS相位中心的北方向和東方向坐標；為中心定標點相對于船體坐標系縱向的位移；為中心定標點相對于船體坐標系橫向的位移；為中心定標點相對于測量坐標系縱向的位移；為中心定標點相對于測量坐標系橫向的位移；

S3、確定測線方向上的局部水底地形的坡度；

S4、計算波束角和換能器瞬時姿態耦合效應下的波束相對水底的相對側滾角和相對俯仰角，以確定實際最短回波點與垂直方向的夾角；

S5、計算所述實際最短回波點相對所述中心定標點在船體坐標系的位移、；

S6、計算所述實際最短回波點相對所述中心定標點在測量坐標系下的相對偏移；

S7、計算所述實際最短回波點在測量坐標系下的坐標和改正后的水深；

S3具體為：根據所述中心定標點的坐標和波束腳印的寬度，以所述中心定標點的坐標為圓心、以為半徑，搜索水深采樣點前后的測點，前進方向靠近搜索邊緣的測點記為，尾部方向最靠近搜索邊緣的測點記為，和的水深分別為、，和間的距離記為；

則，

（8）

其中，為局部水底地形的坡度；的取值在-90度與90度之間；-90度表示下坡；90度表示上坡；

所述相對側滾角和相對俯仰角為：

設，

其中，為瞬時俯仰角與水底坡度角之差；

若，則實際最短回波點在軸線方向上為波束后邊緣，此時，相對俯仰角；

若，

則實際最短回波點在軸線方向上為波束前邊緣，

此時，

相對俯仰角；

若，則實際最短回波點不在波束邊緣，而在波束中的某個位置，此時，相對俯仰角；

若，相對側滾角；

其中，為代表換能器測量過程中某時刻的橫滾角；

若，相對側滾角；

若，相對側滾角；

根據所述相對俯仰角和所述相對側滾角，重新計算位置偏移值：

（9）；

所述實際最短回波點的坐標和測量水深值分別為：

（10）。