多波束测深假象消除与动态空间归位技术

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1、分类号：UDC：密级：编号：工学博士学位论文多波束测深假象消除与动态空间归位技术博士研究生：指导教师：学位级别：学科、专业：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：魏玉阔李海森教授工学博士通信与信息系统水声工程学院2011年5月6日2011年6月15日哈尔滨工程大学▲≥‘人一，，，一上ClassifiedIndex：U．D．C：ADissertationfortheDegreeofD．EngTechniqueofBathymetricArtifactEliminationandSeafloorFootprintPositioningforMulti

2、beamBathymetryCandidate：WdYukuoSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：DateofSubmission：Dateof0raIE：xamination：University：Prof．LiHaisenDoctorofEngineeringCommunicationandinformationsystemMay．6，2011June．15，2011HarbinEngineeringUniversity▲9

3、tJ、J^一’～哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工

4、作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。一，、一作者(签字)：姐阌日期：．20l／年莎月心日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大

5、学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(口在授予学位后即可耐在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：趄玉闲日期：2-011年莎月矽日导师(签字)：沪“≮^～．‘▲1．J^．一多波束测深假缘消除‘j动态窀间¨]何技术摘要多波束测深技术是当代海底地形勘测的一项高新技术和最主要的海洋调查手段之一，广泛应

6、用于海道测量、海洋工程、海底资源探测与开发等国防和民用领域，被越来越多的海洋国家所高度重视。实现宽覆盖、高精度和高分辨测量并逐渐实现海底特性一体化探测是当前多波束测深声呐的发展趋势。为提高宽覆盖多波束测深数据的有效性和精确性，围绕多波束测深关键技术，国内外研究热点主要包括宽覆盖声学基阵设计技术、高精度DOA和TOA联合估计技术、边缘波束测深精度保证技术、测深假象消除技术、空间归位技术、系统实时监控技术、测深数据编辑处理技术等多个方面。本文结合当前国内外技术发展趋势和国产浅水宽覆盖多波束测深声呐研制的理论和实践需求，主要开展测深假象消除技术、空间归位技术、实时监

7、控与后处理三个方面的技术研究，具体研究内容包括以下几个方面：首先，研究多波束测深声呐中的“隧道效应"测深假象的消除技术。在分析“隧道效应”对测深结果的影响及其产生原因的基础上，重点从自适应信号处理角度对有效抑制此假象的旁瓣抵消算法进行深入研究。提出RLS．Laguerre算法，进行波束包络输出抵消；提出利用GSC自适应旁瓣抵消结构对“隧道效应"进行消除，实现了波束复输出抵消；为了实时实现GSC算法，采用SI．CG算法消除“隧道效应"：通过对相关算法进行计算机仿真，并对多组湖上试验数据进行处理，验证了其正确性与有效性。其次，研究多波束测深声呐中由声速引起的测深假

8、象及消除方法。指出由于声波在不均匀介质中传播产生折射，传统常声速计算模型给测量结果带来测深假象。研究了基于声速分层假设下的多波束测深声线跟踪方法，并具体研究层内常声速和层内常梯度两种声速剖面模型下的多波束声线跟踪算法及流程，试验数据处理验证了其有效性。研究了由表面声速引起的测深假象，推导出由表面声速偏差引起的预成接收波束角度误差的修正公式，并通过计算机仿真定量分析不同的表面声速偏差对不同预成接收波束角度和测量深度的影响；对湖上试验数据进行处理消除了由于声速修正不当造成的相邻测线间数据不吻合的测深假象。再次，研究多波束测深声呐动态空间归位及安装校准技术。针对目前

9、存在的不足，通过分析动态归位误差与设备