多波束在水下桩体点云获取中的应用

随着装配式码头工程的增加,水下桩体的安放状态正成为关注的焦点。然而,由于受海水隔断,高效、低成本、高精度的桩体状态监测方法相对较少。因此,本文提出利用多波束获取水下桩体点云方法,主要包括GNSS RTK多波束测深技术,顾及桩体形态、分布和多波束测量原理的多波束测线布设方法,基于K-means++的桩体点云具备聚类方法以及桩体形状、回波强度阈值约束的桩体点云分割和滤波方法。实际应用结果表明:基于该方法可以获取高精度桩体点云,得到桩体的状态参数,取得桩体中心坐标x和y方向偏差小于5 cm、半径偏差小于4.5 cm的精度,验证了该方法的正确性和有效性。

利用MB-System软件进行多波束测深数据处理的研究

MB-System软件包是一套运行于L inux系统下的针对多波束测深数据处理的软件工具,它可以对原始数据和波束数据进行灵活编辑,并利用强大的绘图功能对结果进行显示。利用MB-System软件包对国外典型的多波束测深数据进行了处理与结果显示,结果体现了此软件相较于其他同类软件兼容性强、应用灵活的特点;然后,文中对国产首台便携式多波束测深仪湖试数据进行了格式转换,并对转换后的数据使用MB-System进行处理,结果验证了数据的有效性与正确性。

顾及姿态角的多波束声线精确跟踪方法

传统声线跟踪方法中波束初始入射角的计算采用理想状态下多波束提供的波束分配角,未顾及或未完全顾及船体姿态角的影响进而导致波束海底投射点归位计算带入显著性误差问题。针对此问提出了一种顾及姿态角影响的声线精确跟踪方法,该方法通过研究船体姿态影响下的多波束换能器状态,给出了波束声线实际传播面,并推导出了传播面内波束声线的实际初始入射角,结合声速剖面,最终根据常梯度声线跟踪得到了准确的测深点三维坐标。通过实验比较传统声线跟踪方法和精确声线跟踪方法计算波束在海底投射点的坐标精度,验证了精确声线跟踪方法克服了传统声线跟踪的不足,显著地提高了多波束测深的精度。

基于声波探测的海底管道非掩埋状态检测方法

基于声波探测技术,提出一种对海底管道非掩埋状态进行联合检测的方法,以山东胜利油田某海底输油管道为对象,设计一种双声纳探头多波束测深系统,并联合侧扫声纳系统,通过对系统参数进行分析、优化,从而实现对海底管道非掩埋状态的高效精确检测。分析检测结果表明:基于双声纳探头多波束系统的海底管道检测可获得高密度的点云数据,显著提高了管道检测数据的稳定性及可靠性;侧扫声纳系统的良好检测效果有赖于其声波掠射角的最佳取值;参数优化后的联合检测系统的检测效率得到显著提高,能够精确判断出管道的实际状态。

基于趋势面的多波束测深数据滤波方法

简要的介绍了基于统计特性进行多波束测深数据滤波的方法,并对这些滤波方法的特点及实际应用效果进行了对比分析,在此基础上,提出了趋势面滤波法,并对其进行了实践验证,取得了理想的效果。

A Line-Surface Integrated Algorithm for Underwater Terrain Matching

The current underwater terrain surface matching algorithm,which uses Hu moment as the similarity index,cannot gain accurate location due to the algorithm’s disadvantage in detecting slight differences.To solve this problem,a line-surface integrated terrain matching algorithm is presented.First,the similarity evaluation method of the traditional Terrain Contour Matching(TERCOM)algorithm is improved,and the strategy used to select the matching regions is developed.Then,a surface matching algorithm based on the geometric similarity is established to determine the optimum match between the reference maps and the actual measured terrains.Finally,a means of“line matching algorithm”and“surface matching algorithm”integration is proposed based on a fixed threshold.The experimental results show that the proposed algorithm can obtain a more accurate location and has greater robustness than that of the surface underwater matching algorithm based on Hu moment.

多波束波束脚印坐标的两种计算方法对比分析

针对目前两种船体坐标系下多波束波束脚印坐标计算方法的争论,即其一,先根据船体姿态角确定波束初始入射角后,再通过声线跟踪模型获取海底波束脚印坐标值;其二,先假设换能器处于水平状态,根据波束导向角结合声线跟踪模型计算海底波束脚印坐标,再乘以船体姿态角矩阵,最终获得实际传播的波束脚印坐标值。为了证明上述两种方法是否具有等价性,对两者分别建立了波束脚印计算的数学模型,并通过相同序号波束的方位角、X坐标、Y坐标及Z坐标四维参数的对比分析,证明了这两个模型的非等价性。这个证明也能够为实际的多波束测深工程应用提供有用的参考依据。

削弱残余误差对多波束测深综合影响的方法研究

提出了一种基于地形变化长波项与短波项相结合的残余误差综合削弱方法。实验验证了该方法的有效性。