侧扫声纳显控软件的设计与实现

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1、分类号：密级：ｕＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文侧扫声纳显控软件的设计与实现硕士研究生：付丽嘉指导教师：李海森教授？学科、专业：水声工程论文主审人：周锋副教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文侧扫声纳显控软件的设计与实现硕士研究生：付丽嘉指导教师：李海森教授学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年3月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeof

2、M.EngDesignandImplementationofSideScanSonarDisplayandControlSoftwareCandidate:FuLijiaSupervisor:Prof.LiHaisenAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Mar,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity侧扫声纳

3、显控软件的设计与实现摘要随着科学技术的发展，人类对海洋的探索和研究也在不断加深，现代声纳技术无疑为海洋资源的了解和开发提供了先进的技术手段，侧扫声纳作为现代声纳体系中的一种，一般用于海底地貌成像，其图像可以反映海底地貌的几何特性以及海底沉积物的物理特性，现在已成为海洋开发探测方面的一项重要工具。然而侧扫声纳系统实时探测数据量较大、种类较多、处理复杂,为方便用户能够进行实时的设备控制并获得直观的数据展示,实现友好的人机交互环节，侧扫声纳显控软件的设计与实现就显得尤为必要。因此论文根据现阶段侧扫声纳系统的发展以及显控需求,致力于开发一款适用于传统拖曳式侧扫声纳且功能较为完整的

4、显控软件。首先,本文研究了侧扫声纳系统的组成及工作原理、针对侧扫图像中的辐射畸变及灰度显示等问题进行了侧扫声纳图像的预处理；其次，通过分析侧扫声纳的成像机理研究得出相关的图像修正算法、海底线跟踪及侧扫声纳的位置解算与地理编码算法；最终，从用户需求出发,确立了软件设计方案，并从显示层、控制层、数据层三方面实现了显控系统的开发。在设计实现侧扫声纳显控软件的过程中，应用到的主要技术有：visualstudio开发技术、实现数据传输的网口通信技术、双缓存绘图技术等。涉及到的相关处理算法有：针对侧扫声纳图像中的几何失真，进行对应的斜距修正与航速修正，且在图像修正环节需要用到拖鱼至海

5、底高度，论文通过底跟踪算法实现了较为精确的图像修正处理；伪彩图显示时,为伪彩色编码表中颜色与灰度设置了合理的一一对应关系，使得侧扫声纳图像配色后实现了直观、立体地显示海底地貌的效果；对侧扫声纳进行位置解算与地理编码，实现了根据侧扫声纳的探测信息确定声图中扫描点绝对位置的功能；采用高斯-克吕格投影法进行航迹绘制并显示侧扫声纳行船的航行轨迹；根据侧扫声纳的成像原理找到海底目标在声图中成像阴影与高度的量化关系，实现了声图中目标高度量测。最终，该显控软件系统实现的主要功能有:数据存储及回放、系统动态参数设置、实时信息的显示、伪彩图显示、声图修正、航迹绘制、地理编码等。通过对显控软

6、件各项功能的测试，验证了整体设计的正确性。系统通过联机试验与采集数据的回放验证了显控软件工作的稳定性与有效性。关键词:侧扫声纳系统；显控软件；伪彩图；声图修正侧扫声纳显控软件的设计与实现AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,Theexplorationandresearchoftheoceansarealsodeepening.Modernsonartechnologyundoubtedlyprovidesadvancedtechnicalmeansfortheunderstandinganddevelopmen

7、tofmarineresources.Itnotonlyachievesthetargetnavigationandpositioning,butalsoplaysadecisiveroleinsubmarinelandscapeimaging.Side-scansonarsystem,oneofmodernsonarsystems,iscommonlyusedforsubmarinelandscapeimaging,andtheimagesreflectthegeometryoftheseafloorandthephysic