文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
多波束测深系统运动补偿新技术研究与硬件设计
姓名:白福成
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:徐新盛
20070301
摘要的发射机部分进行了硬件、软件设计。发射机的硬件设计是基于芟叩模在多波束系统测深过程中受到海浪、风向等因素的作用导致测量船的姿态随时都在发生变化,由于测量船的姿态的改变将给多波束测深的精度带来很大影响,发射的声波束不能到达预期的海底条带位置而产生测深误差。以前的多波束测深系统大都采用后置处理的方法而不能很好的解决这个问题。本文对测量船纵摇、横摇和艏摇运动姿态补偿技术将进行深入的研究,并采用在测量中实时动态补偿纵摇、横摇和艏摇的新方法,根据运动补偿要求使用一种在发射声波柬时进行连续定向扫描的新技术,采用的平面相控阵使发射波束具有二维的指向性,能够把发射波束投射到与预定航线垂直的条带上,并使用阵元间的频率差控制发射基阵各阵元间的相移。文中首先建立多波束条带测深系统运动补偿模型,编制了实时进行运动补偿的软件。这样就保证了每次发射时波束的指向性参数都被实时计算出来,然后传给发射系统来动态补偿测量船的运动。然后,对上述多波束测深系统并使用爸苯悠德屎铣杉际跬瓿路单频信号的发射和同步,驱动发射波束的偏转和聚焦,实现信号的发射和同步。扫描波束技术使用单一的中心频率来覆盖整个条带。它因此兼容当前的接收机硬件和回声信号处理软件。这就减小了在测深系统中去实现新的接收机所需的开发工作。它在浅海操作区域相对于多频“扇扫”操作更具有优势,在浅海操作区域它可以被应用在由频率和基阵尺寸所限定的最短脉冲宽度上。这不仅能在全程操作范围上补偿纵摇和艏摇,更开启了近场聚焦的可能性,使该系统在最浅操作深度上保持它最大的测深精度。关键词:纵摇和艏摇;扫描线技术;芟撸籇:哈尔滨工程大学硕士学位论文
猙籚’鷅....’;餷痶
哈尔滨工程大学学位论文原创性声明臼福敏本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,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。作者┳:期:月“日日、
、石油、天然气等资源,而海底地形测量设备又是航道疏浚,海底障碍物定位,海底电缆和海底施工等海洋工程作业所必需的作业步骤。同时在现代战争中,海洋己经成为重要的作战补给线和战略基地,而水下各种潜器安全航行及精确制导武器的效能都离不开对海底地形的准确了解,因此海底地形测绘及测深已经成为各种海洋活动的先导,倍受世界各国的重视。相应的测深仪成为最早发展的水声设备之一。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。世纪年代,美国首先开发出的多波束测深系统“条带测深仪”。该设备利用安装于船底的条形发射声基阵向海底发射一个超宽声波束,接收声基阵接收海底反向散射信号,经过各种信号处理,形成多个波束,测深系统向海底发射接收一次声波的过程中能同时获得船两侧一条带上多个采样点的深度数据,测量覆盖范围为水深的几倍甚至十几倍”多波束条带测深仪虽然性能优良,但多波束系统在测深过程中由于受到海浪、风向等因素的作用而导致测量船的姿态随时都在发生变化,测量船的姿态的改变将使发射的声波束不能到达预期的海底条带位置而产生测深误差,因此给多波束测深的精度带来很大影响。以前的多波束测深系统大都采用后置处理的方法而不能很好的解决这个问题。本论文主要是针对多波束条带测深系统在测深中动态补偿测量船纵摇、横摇和艏摇运动姿态问题展开的。对测量船运动补偿技术将进行深入的研究,并采用克服纵摇、横摇和艏摇的新方法。条带测深仪声发射和接收基阵均安装在测量船船底。其发射阵为沿船艏哈尔滨工程大学硕士学位论文
/∥.锥菇徊嬲艉线方向安装的条形换能器,发射信号在测量船横断面方向无明显方向性,而在艏艉方向有较尖锐方向性,除利用发射聚集系数以增加信号强度外,更主要的是限定有效散射地区以提高测量精度。接收阵则通常采用多基元的线列阵,沿测量船横向安装,通过对各阵元接收信号的不同相位加权,在测量船横断面方向形成若干不同主瓣方向的窄波柬。由于接收基阵阵元宽度有限,它在艏艉方向的方向性不尖锐。在进行海底地貌测量工作时,发射阵发射声脉冲,利用多波束接收阵接收不同方向的海底反向散射声,并根据不同方向声脉冲的往返时间,计算自测量