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声线折射引起的多波束测深假象分析与消除技术

作　者: 王春丽
导　师: 李思纯
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 多波束测深系统声线折射测深假象交叉检测中央波束
分类号: TB52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 108次
引　用: 3次
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内容摘要

多波束测深系统是当代海洋基础勘测中的一项先进而有效的技术产品。人们对多波束系统的勘测精度及其影响因素做了详细的研究,发现声线折射是影响多波束系统(特别是边缘波束)测量精度的一个重要因素。如果声速剖面测量不准确,声速剖面的差异将影响海底探测精度,导致海底形态的畸变。本文是针对折射引起的测深假象分析及消除工作而开展的研究。首先建立声传播的基本物理学概念,了解声传播过程中的特性及折射对测深的影响。以及对传统的多波束测深系统声线折射的改正方法加以研究,主要研究平均声速和声线跟踪方法对深度进行解算。但是,传统的多波束声速改正方法,离不开已知的声速剖面资料。而大多数情况下,在后处理过程中,要获得更为精确的声速资料比较困难。本文最后提出一种消除折射引起测深假象的交又检测方法,重点给出该方法的方案、实际应用及结果。该方法是基于航线的交叉检查特性,它能够实现多波束数据中的折射假象的自动调整,这种调整是基于中央波束其对应的水深更接近于实际水深值的情况,用中央波束深度能够实现测深假象的修正。利用相应的算法能够使同一海底探测区域的航线深度数据更接近于检测线中央波束测得的深度数据,最后实现了用该方法对多波束深度数据的修正。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-11
  1.2 国内外发展历史及研究现状  11-13
  1.3 论文主要研究内容  13-15
第2章多波束测深的理论基础  15-26
  2.1 声波的本质  15-16
    2.1.1 平面波及球面波的方程  15-16
    2.1.2 波动方程的解  16
  2.2 海洋中的声波  16-22
    2.2.1 海洋声速结构  16-17
    2.2.2 声速方程  17-18
    2.2.3 声线折射  18-22
  2.3 多波束测深原理  22-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章声线折射引起的测深假象分析  26-42
  3.1 概述  26-27
  3.2 声速变化对海水中声传播的影响  27-28
  3.3 表面声速变化对波束形成的影响  28-34
  3.4 声速剖面模型比较  34-41
    3.4.1 方法介绍  34-35
    3.4.2 阶梯SSP算法  35-36
    3.4.3 梯度SSP算法  36-37
    3.4.4 结果对比及结论  37-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章多波束系统声速校正方法研究  42-55
  4.1 多波束测量数据处理  42-45
  4.2 平均声速法声线改正研究  45-47
  4.3 声线跟踪技术研究  47-54
    4.3.1 声线跟踪技术原理分析  47-48
    4.3.2 声线跟踪模型  48-50
    4.3.3 声速跟踪的仿真结果  50-54
  4.4 本章小结  54-55
第5章交叉检测方法消除测深假象  55-70
  5.1 交叉检测方法  55-61
    5.1.1 基本思想  55-56
    5.1.2 交叉点的确定  56-57
    5.1.3 两个时间片上深度数据的确定  57-60
    5.1.4 两个深度剖面数据比较  60-61
  5.2 相关的算法描述  61-63
  5.3 湖试数据分析  63-69
  5.4 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

声线折射引起的多波束测深假象分析与消除技术

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