多波束声呐基阵一体化自校准方法
多波束成像声呐安全操作及保养规程
多波束成像声呐安全操作及保养规程前言多波束成像声呐（multibeam echosounder，MBES）是一项在海洋、内陆水道和淡水系统中进行水文测绘、测量和检测的技术。
但是，在使用MBES的过程中需要遵循相关的安全操作规程和保养规程。
本文将为读者介绍多波束成像声呐的安全操作和保养规程，以帮助读者更好地了解和运用MBES技术。
安全操作规程1. 操作前准备在进行操作前，必须确保以下准备工作已经完成：1.确定MBES的安装位置、方向和角度，并对设备进行校准；2.确保数据采集系统已经就绪，并进行相关的测试；3.检查设备的电源是否正常，并理清设备的电源和数据传输线路；4.确认设备的所有防护措施和应急设备是否已经准备就绪。
2. 操作过程中1.在操作过程中，必须保持注意力集中，充分了解并熟悉MBES的使用和操作原理；2.根据实际测量需要，合理安排多波束声呐的扫描范围，避免多波束声呐与其他设备碰撞或干扰；3.经常监测数据采集系统是否正常，及时处理出现的异常并采取适当的应急措施；4.对于深度和位置信息的采集，应该采用多条不同方向的航线进行检测，以提高测量数据的准确性。
3. 操作后维护1.在使用后，对设备进行及时的清理和维护工作；2.检查设备的电源和数据线是否处于正常状态，如有损坏应及时更换；3.在设备的存储和保管方面，需要进行科学合理的布置，保持干燥和通风透气，避免设备的摔落和受潮；4.对于设备的保养和维护，需要根据设备的实际情况进行定期检查和维护，及时发现问题并进行处理。
保养规程1. 设备保养1.在进行操作前，要进行充分的检查和确认工作，以确保设备的性能达到最佳状态，并及时更换和调整必需件；2.在使用设备的过程中，要注意使用环境和设备负荷，同时采取必要的保护措施，防止损坏产品；3.设备运行后，要及时对设备进行清洁和维护工作，清楚掉泥沙、海水和其他杂质，并定期检查设备的各项异常；4.定期进行系统校准和维护，以确保设备的可靠性和稳定性。
多波束的校准方法及其成果分析探讨
多波束的校准方法及其成果分析探讨发布时间：2023-02-20T06:00:53.564Z 来源：《建筑实践》2022年10月19期作者：李烁[导读] 随着卫星技术的不断发展，遥感图像的获取越来越普遍李烁天津市陆海测绘有限公司摘要：随着卫星技术的不断发展，遥感图像的获取越来越普遍，尤其是在低轨卫星对地观测领域。
遥感图像的分辨率要求越来越高，对遥感图像的处理也提出了更高的要求。
多波束由于能够同时对同一区域不同波段进行成像，在很多场合下可以发挥重要作用。
因此，为了提高多波束的观测质量，需要定期对多波束数据进行校正。
为了保证校正结果能够符合实际情况和预期要求，必须建立合理的校正方法。
本文将对多波束的校准方法及校准成果进行探讨。
关键词：多波束；校准方法；成果分析前言为了提高多波束测量精度和效率,在实际应用中需要对其进行合理优化设计。
首先,要选择合适的测区模型,并且还要保证所选用的测区模型具有较高的准确性;然后,要根据不同的测区特点来确定相应的数据处理方式,这样才能够使得数据采集工作更加高效地开展起来。
该方式具有较高的准确性和可靠性,并且还具备了一定的灵活性,因此在实际应用中能够得到广泛应用。
但是由于其自身存在着一些不足之处,所以需要相关人员不断改进与完善。
1 多波束校正参数概述1.1横摇偏差纵摇偏差艏向偏差简介它有别于常规的单波束点和线状测量，它是一种平面测量。
多波束式传感器由于其自身的主观因素，无法实现全水平定位，造成其与实际水平面存在倾斜度，我们习惯把换能器与船只水平面纵向的夹角称为纵摇偏差（pitch），换能器与船只水平面垂直方向的夹角为横摇偏差（roll）。
在实际测量中，由于船只的运动会导致换能器与水平面也产生一个夹角，所以对应某一时刻t，换能器的横摇角roll(t)、纵摇角pitch(t)都由两部分组成：roll(t)=roll(静)+roll（动）pitch(t)=pitch(静)+pitch（动）即roll(t)、pitch(t)都包含一个动态分量和一个静态分量。
多波束声纳波束形成算法
多波束声纳波束形成算法
多波束声纳是一种能够同时发射多个声波束的声纳系统，它具有高分辨率和广覆盖区域的特点。
而波束形成算法是多波束声纳系统中的重要部分，它能够将多个波束的信号进行合成，进而提高声纳系统的性能。
多波束声纳波束形成算法有许多种，其中常见的包括波束加权法、自适应波束形成法、最大似然法等。
波束加权法是一种较为简单的波束形成算法，它通过对波束进行加权，使得目标信号的能量最大化，从而提高舰船对目标的探测和识别能力。
自适应波束形成法则是一种基于信号处理技术的波束形成算法，它能够自动调整波束的方向和形状，以适应不同环境下的信号变化。
自适应波束形成法可以通过引入自适应滤波器，对多个输入信号进行加权，进而实现对目标信号的抑制和背景噪声的降低。
最大似然法是一种基于统计学原理的波束形成算法，它将目标信号和背景噪声看作随机变量，通过最大化目标信号与背景噪声之间的似然比，实现对目标信号的探测和定位。
总之，多波束声纳波束形成算法是多波束声纳系统中的核心部分，它能够在复杂的海洋环境中提高声纳系统的性能，进而实现对海洋目标的探测和定位。
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多波束与侧扫声呐图像的迭代自适应配准方法
多波束与侧扫声呐图像的迭代自适应配准方法
章宁;金绍华;边刚;肖付民
【期刊名称】《测绘学报》
【年(卷),期】2022(51)9
【摘要】针对目前多波束与侧扫声呐图像配准方法未顾及图像形变细节信息及二者尺度差异,存在局部纹理失真的问题,本文提出了结合小波变换、仿射变换和Demons配准算法的迭代自适应配准方法。
利用小波变换提取侧扫声呐图像低频信息并重构图像,先后采用仿射变换和Demons算法将重构图像与多波束图像进行迭代自适应配准,获取配准变换模型,利用该模型对侧扫声呐原图像进行整体配准变换,获得多波束图像地理坐标约束的侧扫声呐图像。
实例验证结果表明:该方法能有效实现多波束与侧扫声呐图像配准,获得位置准确且纹理丰富的融合声呐图像。
【总页数】8页(P1951-1958)
【作者】章宁;金绍华;边刚;肖付民
【作者单位】海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系
【正文语种】中文
【中图分类】P229
【相关文献】
1.多波束图像与侧扫声纳图像的配准及融合
2.多波束声呐和侧扫声呐数据融合方法研究综述
3.基于SURF算法的多波束和侧扫声纳图像配准与融合
4.基于SURF算法的侧扫声呐图像配准
5.多波束声纳和侧扫声纳数字信息的配准及融合
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多波束声纳波束形成算法
多波束声纳波束形成算法多波束声纳波束形成算法是现代声纳技术的一项核心技术，它基于信号处理和机器学习等多种技术手段，可以有效提高声纳探测的精度和准确度，是水下探测、海底勘探等领域不可或缺的关键技术之一。
下面我们将围绕多波束声纳波束形成算法展开详细介绍。
一、多波束声纳原理多波束声纳是指利用一组多个不同方向的声束，同时扫描某一区域，获取该区域内每一点的信号信息，再通过波束合成技术，将这些信号相加得到一幅具有更高精度和准确度的声纳图像。
多波束声纳的波束方向角度与信号相位和半波长有关，通常需通过解析复杂的三维声场来计算。
二、多波束声纳波束形成算法多波束声纳波束形成算法的核心是波束形成理论，波束形成是采用一组传感器（声呐阵列）接收到的多个信号，经过信号处理、脉冲压缩等方式，得到指向某个方向的波束信号的一个过程。
多波束声纳波束形成算法是通过改变波束的方向角和宽度，进而优化声纳探测效果和探测距离的一种技术。
下面是多波束声纳波束形成算法的几个重要步骤：1. 阵列设计：多波束声纳的性能与阵列形状、大小、排列方式等都有关系。
在阵列设计时需要考虑管道尺寸、声波频段、扫描范围等因素，选取合适的阵列设计方案。
2. 采集声纳数据：采集声纳数据时需要选择合适的信号源和散发机，通过声传感器采集回波信号。
可分为调制信号或无调制信号两种，需要根据具体场景进行选择。
3. 信号处理：处理采集到的回波信号，消除噪声干扰，压缩信号，得到多个波束信号。
4. 波束形成：将多个波束信号加权叠加，得到更准确和精细的目标信号。
通常采用哈达马变换、平均化处理、最大熵滤波算法等进行波束形成。
5. 显示结果：将波束形成后的结果以图形展示出来，帮助探测人员更直观的了解声纳探测结果。
三、多波束声纳波束形成算法的应用多波束声纳波束形成算法被广泛应用于水下探测、海底勘探、海洋资源调查等领域。
在水下探测方面，多波束声纳波束形成算法可以提高探测的精度和准确度，帮助探测人员更准确地判断和识别目标信号，从而更好的实现探测。
声呐(纳)技术 ：第二节 直线多波束阵的有关问题
多波束系统所需的最短扫描时间为多少？
二十二
15
二、线阵的自然指向性特性
R
sin
N
N
sin
2
2
sin
N
d
N
sin
d
sin sin
| R( ) |
/ Nd
/d
sin( )
等间距直线阵极大值、旁瓣和零点分布
二十二
16
①极大值位置
当
d
sin
m
(m
0,1,2,)时 ，R (
2d
式可知，
此时要求 d 1 .
2
换言之，在 900角度内扫描不出现模糊的条
件为阵元间隔与波长之比小于1/ 2.
二十二
40
二十二
41
五、中心非模糊扇面内的独立波束数
由主波束宽度的一半
2
1
0
arcsin
2 d
Nd
arcsin
2 d
式得知，均匀加权等间隔N元线阵主波束宽度为
2
arcsin
二十二
27
利用等比级数
s 1 a a 2 a N 1 1 a N 1 a
即可获得归一化输出幅度
sin N ( )
R( ) 2
N sin 1 ( )
2
二十二
28
①极大值位置
当 （ 0 即 2d sin 0）时为主极大值，
sin0
2d
;
或
0
sin 1
2d
24
三、相移波束形成与时延波束形成
①相移波束形成：阵元之间插入相移使主极大 方向控制于不同方位的方法；一般在主动声呐 中时，常用相移波束形成；
多波束声呐基阵一体化自校准方法
多波束声呐基阵一体化自校准方法魏波;周天;李超;邢天耀;李海森【摘要】为了保证多波束测深系统的探测精度,在系统组装前需要对多阵元接收换能器基阵进行指向性测量和目标方位波束响应校准.针对常规方法中图像散焦问题存在的不足,本文提出了一种多波束声呐基阵一体化自校准方法,将换能器基阵和信号调理采集电路一体化测量,利用目标方位波束响应输出测量换能器基阵波束指向性.推导了阵元间距误差对测深结果产生的影响,采用聚焦波束形成技术,在小尺寸水池条件下开展校准实验研究.通过在水池中预先获得的方位波束角误差曲线,对多波束测深声呐外场实验数据进行了归位补偿,实现了多波束声呐基阵一体化自校准.实验结果表明:该方法能够保障多波束声呐的有效覆盖范围,具有较强的实用性和重要的工程应用价值与推广价值.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】7页(P792-798)【关键词】换能器基阵校准;聚焦波束形成;多波束测深声呐;图像散焦【作者】魏波;周天;李超;邢天耀;李海森【作者单位】哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学,海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学,海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学,海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学,海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学,海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP391近年来随着现代水声信号处理技术和水声换能器技术的大幅度进步，水下目标精细探测和成像声呐技术已然成为了国内外研究的热点[1]。
海测技术▏多波束测深数据中系统偏差的改正方法
海测技术▏多波束测深数据中系统偏差的改正方法一、引言多波束测深系统是一种由多传感器组成的复杂系统，具有扫幅宽、全覆盖、高效率和高精度的特点，可完成全海洋的高精度海底地形探测任务，在海洋活动中应用非常广泛。
按照国际海道测量组织（IHO）规定的指标，多波束测深系统的测量精度等级分为特等、一等、二等和三等共四个等级，同时在定位精度等方面也有相关对应的要求。
由于系统的复杂性和海上工作环境的动态性，多波束测深过程中存在多种误差源，使得测深数据不可避免地出现多种误差，包括系统内部各种参数设置不合理引起的误差，以及各项外部环境因素造成的误差。
主要包括：⑴由于设备的自身噪声、海洋浮游动物返回的信号、多波束换能器参数设置不合理、定位定姿异常等多种因素，使得原始数据中出现明显异常。
⑵因传感器安装、声速、姿态、吃水、潮位等因素导致的测量误差属于常见典型系统误差，如受外界因素特别是风、浪、流冲击影响，多波束换能器横摇安装偏差并不为一常值，而在测量过程中存在线性变化，因此会导致条带之间产生“V”系统偏差⑶换能器安装不牢固或与测量平台产生共振、姿态传感器与船体之间存在轴向不平行、姿态仪时间延迟不固定等问题均会导致姿态传感器测量值不能补偿换能器实际姿态变化，因此会在条带内产生“褶皱”状和“蝴蝶”状系统偏差。
⑷潮位资料缺失或潮位控制不完备等问题易引起测深数据潮位改正不完善，从而引起条带数据出现拼接断层等系统偏差；表层声速或水体内声速测量不准确则会导致测深数据出现“笑脸”或“哭脸”状折射残差。
⑸多波束发射阵在制造和使用过程中行波管和大功率微波开关的损坏，表层声速仪被海洋生物或淤泥堵住造成的表层声速测量误差。
⑹波束形成过程中出现的故障，比如时间延迟、波束导向、底部检测。
除此之外，设备性能问题以及核心零部件保养不当也是引起测深数据产生较大系统偏差的因素之一。
这些因素造成每ping一些固定序号的波束旅行时或波束发射角存在系统误差，引起这些波束号的测量位置发生系统性偏移，严重影响测深数据的精度以及后续处理工作。
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摘 要： 为了保证多波束测深系统的探测精度，在系统组装前需要对多阵元接收换能器基阵进行指向性测量和目 标方位波束响应校准。针对常规方法中图像散焦问题存在的不足，本文提出了一种多波束声呐基阵一体化自校准 方法，将换能器基阵和信号调理采集电路一体化测量，利用目标方位波束响应输出测量换能器基阵波束指向性。 推导了阵元间距误差对测深结果产生的影响，采用聚焦波束形成技术，在小尺寸水池条件下开展校准实验研究。 通过在水池中预先获得的方位波束角误差曲线，对多波束测深声呐外场实验数据进行了归位补偿，实现了多波束 声呐基阵一体化自校准。实验结果表明： 该方法能够保障多波束声呐的有效覆盖范围，具有较强的实用性和重要 的工程应用价值与推广价值。 关键词： 换能器基阵校准； 聚焦波束形成； 多波束测深声呐； 图像散焦 DOI： 10. 11990 / jheu．201806049 网络出版地址： http： / / www．cnki．net / kcms / detail /23. 1390．u．20190118．0912．002．html 中图分类号： TP391 文献标志码： A 文章编号： 1006-7043（ 2019） 04-0792-07
Ｒesearch on the self-calibration of multi-beam echo sounder transducer array based on the integrated method
WEI Bo1，2，3 ，ZHOU Tian1，2，3 ，LI Chao1，2，3 ，XING Tianyao1，2，3 ，LI Haisen1，2，3
第 40 卷第 4 期 2019 年 4 月
哈尔滨工程大学学报 Journal of Harbin Engineering Universiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy
Vol．40 №．4 Apr．2019
多波束声呐基阵一体化自校准方法
魏波1，2，3 ，周天1，2，3 ，李超1，2，3 ，邢天耀1，2，3 ，李海森1，2，3
Abstract： To ensure detection precision of the multi-beam detection system，the directivity of the multi-element transducer array needs to be measured and the beam response in the object direction needs to be calibrated before the system is assembled． The conventional array directivity measurement methods usually assume that the received signal fits the far－field plane wave model． In this paper，we analyze the defocus problem caused by far-field approximation and deduce the depth error caused by the element spacing error． We propose a novel self－calibration method for multi-beam echo sounder （ MBES） transducer array that is based on the method of focused beamforming to overcome the deficiencies of conventional method． An experiment was carried out in a small－size tank，and the field experimental data was compensated by the beam angle error curve obtained in the tank experiment． The experimental results demonstrated that the proposed self －calibration approach can guarantee the coverage of the MBES system； thus，the method has strong practicability and high engineering value and can therefore be promoted． Keywords： transducer array calibration； near-field focused beamforming； multi-beam echo sounder； image defocus
（ 1．Acoustic Science and Technology Laboratory，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China； 2．Key Laboratory of Marine Information Acquisition and Security，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China； 3．College of Underwater Acoustic Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China）