多波束介绍
多波束测深系统简介
一遍。正因为多波束条带测深仪与其它测深方法相比具有很多无可
比拟的优点，仅仅近20多年时间,世界各国便开发出了多种型号的多 波束测深系列产品，20世纪60年代初开始，相继研制了几种类型的 多波束测深系统，最大工作深度200～12000米，横向覆盖宽度可达 深度的 3倍以上。 目前世界上主要有美国、加拿大、德国、挪威等国家在生产此 系统，国产多波束尚处于调试阶段，无市场化应用。
三、多波束测量的质量控制
• 本章是该课件的重点章节，我们从以下几点对其做详 细介绍。 • 一、安装控制 • 因多波束是现代信号处理技术、高性能计算机技术、 高分辨显示技术、高精度导航定位技术、数字化传感器技 术及其他相关高新技术等多种技术的高度集成，因此它对 作业平台有较为严格的要求： •
四、多波束测量误差来源与分析
• 上一节质量控制里也涉及了一部分误差来源和分析的知 识，在这一节在做详细说明。 • 误差来源一般分为系统误差和偶然误差，系统误差是系
统本身的稳定性所造成的，我们无法改变，我们能改变的
仅仅是偶然误差，那么偶然误差的来源又有那些呢？ • 一、海况影响 • 罗经就类似人的大脑，它对平衡的调节能力有一定
越，其技术进步的意义十分突出。
单波束
多波束
First contact of the beam on the seafloor
Dozens/hundreds of independent beams on seafloor
• 2、多波束组成 •
多波束测深系统是一种多传感器的复杂组合系统,是现 代信号处理技术、高性能计算机技术、高分辨显示技术、 高精度导航定位技术、数字化传感器技术及其他相关高新 技术等多种技术的高度集成。自70年代问世以来就一直以
多波束频率分配方案-概述说明以及解释
多波束频率分配方案-概述说明以及解释1.引言1.1 概述多波束频率分配方案是一种针对通信系统中多波束技术的频率资源分配方案。
随着通信技术的不断发展，人们对通信系统的传输速率和可靠性有了更高的要求，而多波束技术能够有效地提升通信系统的性能。
在多波束技术中，发射端和接收端分别配备了多个天线，通过同时发射多个波束或接收多个波束来提高通信系统的容量和覆盖范围。
在传统的频率分配方案中，频率资源的利用率可能存在较大浪费，而多波束频率分配方案则可以通过灵活的频率分配方式，有效地提高频率资源的利用率和通信系统的性能。
本文将介绍多波束频率分配方案的概述，探讨其优势和实施方法，以及对其应用前景和发展展望进行讨论。
通过深入研究多波束频率分配方案，我们可以更好地了解如何利用该技术提升通信系统的性能，为通信领域的发展做出贡献。
1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将从概述、文章结构和目的三个方面介绍多波束频率分配方案的背景和重要性。
在正文部分，将分别介绍多波束频率分配的概述、方案优势和实施方法，深入探讨该方案的实际应用和效果。
最后在结论部分，将对全文进行总结，探讨多波束频率分配方案的应用前景和发展方向。
通过这样的结构，读者将能够更全面地了解多波束频率分配方案的内容和意义。
1.3 目的:本文旨在探讨多波束频率分配方案在通信领域的应用和优势，分析其实施方法以及潜在的应用前景。
通过深入研究和分析，希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供一些有益的启示和指导，推动该技术在实际应用中的推广和发展。
同时也希望能够引起读者对于多波束频率分配方案的兴趣，激发更多有关该领域的讨论和研究，从而促进通信技术的不断创新和进步。
2.正文2.1 多波束频率分配概述多波束频率分配是一种先进的通信技术，旨在提高频谱利用率和网络性能。
在传统的单波束频率分配中，由于通信系统只能同时传输或接收一个数据流，导致频谱资源的利用效率较低。
而多波束频率分配技术采用多个波束同时传输或接收数据，从而可以在相同的频谱资源下实现更高的数据传输速率。
单波束和多波束
单波束和多波束
单波束和多波束是两种不同的探测技术。
单波束测深，或称“单波束测深测线”，是通过接收设备接收海底反射回来的声波信号，根据声波的传播时间、传播速度以及接收设备接收到的声波幅度，可以计算出海底的深度。
它是在船只航行的过程中，通过记录每个位置点的深度信息，从而描绘出海底深度分布的情况。
多波束测深则是一种更为先进的海底探测技术，它通过多个波束同时照射海底，并接收每个波束反射回来的信号。
通过这种方式，可以获取海底更全面的深度信息。
多波束测深技术具有高精度、高效率和全覆盖的特点，它通过计算机技术的发展，探测精度不断提高，甚至可以探测海底10厘米目标体的形态特征。
多波束技术使用多个天线波束，每个波束覆盖小区的一小部分，这些波束是动态可控和可操纵的，通过优化每个连接的无线链路特性，可以提高接收信号的整体强度。
多波束测深技术可以直观地反映出海底的样貌，对于海洋科学研究以及海底资源开发具有重要意义。
总结来说，单波束和多波束的主要区别在于探测方式和探测效率上。
单波束更适合于测量单一、独立的深度信息，而多波束则能提供更全面的海底深度信息，适用范围更广，精度也更高。
多波束原理
多波束原理多波束原理是一种用于雷达系统的技术，它可以提高雷达系统的性能和效率。
多波束雷达是一种能够同时发送和接收多个波束的雷达系统，通过这种方式可以实现更广泛的目标覆盖和更高的分辨率。
在本文中，我们将介绍多波束原理的基本概念、工作原理和应用。
多波束雷达系统利用阵列天线来实现多波束发射和接收。
阵列天线由许多天线单元组成，它们可以独立地控制发射和接收的方向。
通过合理地控制这些天线单元的相位和幅度，可以形成多个波束，每个波束可以独立地指向不同的方向。
这样一来，多波束雷达系统就可以同时监测多个目标，或者对同一个目标进行多方位的观测，从而提高了雷达系统的灵敏度和分辨率。
多波束原理的工作原理可以简单地描述为，首先，雷达系统通过控制阵列天线的相位和幅度来形成多个波束；然后，这些波束分别发射或接收雷达信号；最后，通过对这些波束的信号进行合成和处理，就可以得到多个方向上的目标信息。
这样一来，多波束雷达系统就可以实现对多个目标的同时监测和跟踪，或者对单个目标进行多方位的高分辨率观测。
多波束原理在雷达系统中有着广泛的应用。
首先，它可以大幅提高雷达系统的搜索和跟踪性能，特别是在复杂环境下，比如高杂波、多目标和干扰环境下。
其次，多波束雷达系统可以实现对大范围空域的全方位监测，这对于军事和民用领域都具有重要意义。
此外，多波束原理还可以用于雷达成像和目标识别，通过对目标的多方位观测可以得到更加精确的目标特征和运动信息。
总的来说，多波束原理是一种能够显著提高雷达系统性能和效率的技术。
通过合理地控制阵列天线的相位和幅度，多波束雷达系统可以实现对多个目标的同时监测和跟踪，或者对单个目标进行多方位的高分辨率观测。
这使得多波束雷达系统在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。
希望本文对多波束原理有所帮助，谢谢阅读。
多波束总结
多波束总结简介多波束是一种信号处理技术，用于通过同时使用多个接收装置或发射器，提高通信系统的性能。
它被广泛应用于雷达、声纳、卫星通信和移动通信等领域。
本文将对多波束技术进行总结，包括其原理、应用和优势。
原理多波束技术利用多个接收器或发射器来接收或发送信号。
每个接收器或发射器被称为一个波束，可以独立地定向和控制。
通过对每个波束进行独立的信号处理和分析，可以提高通信系统的性能。
多波束的工作原理可以分为两个主要步骤：1.波束形成：在发射端，可以使用多个发射器同时发送信号。
这些信号经过特定的相位控制，形成多个波束，每个波束定向到不同的方向。
在接收端，利用多个接收器接收到的信号进行波束形成，通过信号处理和加权，可以提高信号的接收效果。
波束形成的目标是最大化接收到的信号功率和最小化噪声。
2.波束跟踪：在接收端，根据接收到的信号，通过信号处理算法来跟踪每个波束的方向。
根据波束的方向信息，可以对接收到的信号进行定向增强和干扰抑制。
波束跟踪的目标是始终保持波束的指向性，以提供更好的信号质量和抗干扰能力。
应用多波束技术在许多领域中得到了广泛的应用，下面列举了其中几个重要的应用：雷达在雷达系统中，多波束技术可以用于提高目标检测和跟踪的性能。
通过使用多个发射器和接收器，可以同时监测多个方向上的目标，并提供更准确的目标位置和速度信息。
多波束技术还可以提高雷达系统的抗干扰性能，减少误报和误判。
声纳在声纳系统中，多波束技术可以提高水下目标检测和定位的性能。
通过利用多个发射器和接收器，可以实现对多个方向的声纳信号的接收和处理。
多波束技术可以提高声纳系统对目标的探测距离和分辨率，提高目标识别和定位的精度。
卫星通信在卫星通信系统中，多波束技术可以提高信号的覆盖范围和容量。
通过使用多个波束，可以同时指向不同的地面站或用户，提高信号传输的效率和可靠性。
多波束技术还可以提高系统对天气和干扰的抗性，保证通信质量的稳定性。
移动通信在移动通信系统中，多波束技术可以提高信号覆盖和容量。
测绘技术中的多波束测量方法介绍
测绘技术中的多波束测量方法介绍测绘是指通过测量和控制地球上各种地物、地貌、地势等信息的科学技术。
随着科技的不断发展和进步，测绘技术也在不断创新和完善。
其中，多波束测量方法是一种在测绘领域被广泛应用的技术手段。
本文将对多波束测量方法进行介绍和探讨。
一、多波束测量的原理和定义多波束测量是一种利用多个波束同时测量地面特征的技术。
波束指的是一束由测量设备发射出的能量。
在传统的测量方法中，只有一个波束，因此只能同时获得一个点的测量数据。
而多波束测量方法利用了多个波束，可以同时获取多个点的测量数据，从而提高了测绘的效率。
多波束测量的原理是利用多个波束同时发射并接收返回的反射波，通过对不同波束的接收信号进行测量和分析，可以得到更多的测量数据和信息。
多个波束的发射和接收可以通过多个测量仪器实现，也可以通过同一个仪器的多个通道实现。
二、多波束测量的应用领域多波束测量方法在测绘领域有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1.水文测绘：多波束测量可以用于海洋、湖泊、河流等水域的测量。
通过多波束测量，可以更准确地获取水体的深度、底质的类型以及水下地形的变化，有助于水文研究和水资源管理。
2.地形测量：多波束测量可以用于地形的测量和绘制。
通过多波束测量，可以获取地表的高程信息，帮助制作数字高程模型和地形图，为土地利用和规划提供准确的数据基础。
3.海洋资源勘探：多波束测量可以用于海洋资源的勘探和开发。
通过多波束测量，可以获取海岸线的形状和变化、海底沉积物的分布以及海洋生物的分布等信息，为海洋资源的评估和利用提供数据支持。
4.工程测量：多波束测量可以用于大型工程项目的测量和监测。
通过多波束测量，可以获取工程施工区域的地质信息、地下设施的位置和情况等，有助于工程的设计和施工管理。
三、多波束测量的优势和挑战多波束测量方法相比传统的测量方法具有以下优势：1.提高测绘效率：通过多波束同步测量，可以同时获取多个点的测量数据，大大提高了测绘的效率。
多波束勘测原理、技术与方法
多波束勘测原理、技术与方法一、引言多波束勘测是一种用于海洋测量和地球物理勘探的技术，它通过同时发射多个声波束，接收多个回波数据来获取海洋或地球物理的相关信息。
本文将介绍多波束勘测的原理、技术与方法。
二、多波束勘测的原理多波束勘测的原理基于声学的传播和反射特性。
在海洋测量中，声波通过水中传播，当遇到介质的边界时会发生反射、折射和散射。
多波束勘测利用多个声源和接收器，可以同时发射多个声波束，接收多个回波信号。
通过分析回波信号的时间、幅度和相位等信息，可以确定海洋中的物体位置、形态和性质。
三、多波束勘测的技术1.声源和接收器的设计：多波束勘测需要设计多个声源和接收器，以实现同时发射和接收多个声波束。
声源和接收器的布局需要考虑声波的传播路径、覆盖区域和分辨率等因素。
2.多波束信号处理：多波束勘测需要对多个声波束的回波信号进行处理和分析。
信号处理包括回波信号的滤波、增益控制、相位校正等操作，以提取有效的信息并抑制噪声。
3.数据融合和成像：多波束勘测的目标是获取准确的海洋或地球物理信息。
通过将多个声波束的回波数据进行融合和重建，可以得到更精确的成像结果。
数据融合可以利用波束形成技术、多普勒效应等方法来提高成像质量。
四、多波束勘测的方法1.多波束测深：多波束测深是多波束勘测的一种常用方法，用于测量海洋底部的形态和深度。
通过发射多个声波束，可以同时获取多个方向上的回波信号，从而提高测深的精度和效率。
2.多波束地震勘探：多波束地震勘探是地球物理勘探中的一种常用方法，用于探测地下的岩层结构和地震反射信号。
通过多个声波束的发射和接收，可以获取多个方向上的地震数据，并通过数据处理和解释来获得地下的有关信息。
3.多波束海洋生物勘测：多波束勘测在海洋生物学研究中也有广泛应用。
通过发射多个声波束，可以同时观测多个方向上的海洋生物分布和行为。
多波束勘测可以提供更全面和准确的海洋生物数据，有助于研究海洋生态系统的结构和功能。
五、结论多波束勘测是一种有效的海洋测量和地球物理勘探技术。
多波束和浅剖
多波束和浅剖多波束和浅剖是现代通信技术中的两个重要概念。
多波束是指在通信过程中同时使用多个波束进行传输，以提高通信的可靠性和效率。
而浅剖是一种用于信号处理和数据传输的技术，可以有效地降低信号传输的复杂度。
本文将分别介绍多波束和浅剖的原理和应用。
一、多波束多波束技术是一种通过同时使用多个波束进行信号传输的技术。
在传统的通信系统中，通常只使用一个波束进行信号传输。
然而，由于信号在传输过程中容易受到干扰和衰减，单一波束的传输效果有限。
多波束技术通过同时使用多个波束进行传输，可以增加信号的传输路径，提高信号的可靠性和效率。
多波束技术的原理是将传输信号分成多个子信号，并分别通过不同的波束进行传输。
在接收端，通过对多个波束的接收信号进行合并和处理，可以提高信号的接收质量。
多波束技术可以应用在各种通信系统中，包括无线通信、卫星通信和光纤通信等。
多波束技术的应用非常广泛。
在无线通信领域，多波束技术可以提高无线网络的覆盖范围和传输速率，减少信号的延迟和丢失。
在卫星通信中，多波束技术可以提高卫星信号的传输效果，减少信号的衰减和干扰。
在光纤通信中，多波束技术可以提高光纤传输的容量和速率，实现更高效的数据传输。
二、浅剖浅剖是一种用于信号处理和数据传输的技术，可以有效地降低信号传输的复杂度。
浅剖的原理是将复杂的信号分解成多个简单的部分，然后分别处理和传输。
通过浅剖技术，可以将信号的处理和传输任务分解成多个较简单的子任务，从而提高信号处理和传输的效率。
浅剖技术可以应用在各种信号处理和数据传输的领域。
在音频和视频信号处理中，浅剖技术可以将复杂的音频和视频信号分解成多个简单的频段或像素，然后分别处理和传输。
在数据传输中，浅剖技术可以将复杂的数据流分解成多个简单的数据包，然后分别传输和重组。
浅剖技术的应用非常广泛。
在音频和视频信号处理中，浅剖技术可以提高音频和视频的编码和解码效率，减少信号的传输延迟和带宽占用。
在数据传输中，浅剖技术可以提高数据传输的速率和可靠性，减少数据的传输错误和丢失。
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Sonic 2024/2022系统组成
GPS
1PPS+ ZDA
GGA
网线
接线盒
PDS2000
数据采集 计算机
3/1/2021
2024 换能器
OCTANS 罗经和运动传 感器
声速剖面 仪
7
1、多波束测深仪
• 干端部件包括接线盒
和、数据采集计算机。
• 湿端是一个便携式的
换能器探头。
逆向转 -
无旋转
正向转 +
光纤罗经原理
Z
Y X
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
声速剖面及声速改正
θ1 C1
α11
α21 C2
θ2
声波在声速变化界面发 生折射
C1 C2 Cos(α1) Cos(α2)
Bottom
Bottom after correction
5、多波束数据采集软件
6、多波束数据后处理软件 CARIS HIPS
多波束应用
2024 测得的水下码头柱子
2024 用于场地清除调查
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数百个独立
的声学基元接收。
多波束测深仪
波束脚印
多波束发射波束
多波束接收波束
多波束系统介绍
ShipScan-from N A V O.mov
劳雷工业公司
海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深
从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
海道测量的历史– 多波束
1970 年代中期美国海军从深海调查需要发展起来 后向散射图像类似侧扫深纳图像
船轴向垂直
RP = Origin
+Y’
借助罗经才能确定
+X’
多波束条带在地球
N 坐标下的走向
3、运动传感器
纵摇角度
未经稳定的波 束受船舶运动 影响
实际照射的区域
在水深30米条件下
若船横摇3度
垂直波束将偏移 1.57米
60度方向的波束将偏移 4.46米
希望照射的区域
光纤陀螺原理
• FOG 技术的基础是 Sagnac 效应 :
Sonic 2024 实测结果
长江铜锣峡河段实测图
3/1/2021
Commercial in confidence
35
2024多波束实测资料
2024多波束实测沉船
2024多波束实测沉船
谢谢！
波束形成器原理
束控 脉冲长度 波束编号
基元 1 Amp. 1 Gen. 1
基元 2 Amp. 2 Gen. 2
基元 3 基元 4 ..... .
Amp. 3 Amp. 4 ..... .
Gen. 3 Gen. 4 ..... .
触发脉冲发生器
基元 N-2 基元 N-1 基元 N Amp. 30 Amp. 31 Amp. 32 Gen. 30 Gen. 31 Gen. 32
多波束声纳
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
小深度 小照射面积
固定的波束 立体角
面积= 立体角x 深度2
大深度 大照射面积
为什么要用多波束系统
单波束
多波束
好的单波束测深仪波束角为 8度
好的多波束测深仪波束角为 0.5 度
为什么要用多波束系统
200 kHz 单波束
相控阵实现波束导向
弧形阵，对表面声速不敏感
平面阵，表面声速非常重要源自Sonic 2024 – 声纳头电子部件
3/1/2021
Commercial in confidence
21
2、GPS 接收机
RP = Origin
+Y’ +X’
N
3、罗经
RP = Origin
+Y
由安装决定了多波
+X
束实测条带总是与
较好的单波束的波束角 为 8 度
波束角大小由什么决定 ？
换能器越大，波束角越小
换能器形式
直径为D的圆平面阵 边长为L的方形平面阵
波束宽度
λ/ D 0.89 λ/ L
长度为L的连续线阵
间距为 l ≤ λ/2 的 n元线列阵
0.89 λ/ L 0.89 λ/ n l
波束导向
相控阵
对声源阵中不同基元接收到的信号进行适当的相位或时间延迟可实现波束 导向
波束形成 - Mills 交叉原理
形成的接收波束 0.5° to 3.0°
发射波束 1.0° to
3.0°
一个波束脚印
波束变窄的方法 -- 干涉
振源个数越多波束越窄
波束角度决定水平分辨率
30米水深时，对应的最小脚印宽： 0.5 度波束角：0.13 米 1.5 度波束角：0.39 米 8 度波束角： 4.19 米