一种自动校正的水下声学测深仪系统及其校正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自动校正的水下声学测深仪系统及其校正方法，包括用于测量水深的实际工作测深仪、用于提供校正数据的多个辅助校正测深仪、用于安装这些辅助校正测深仪和实际工作测深仪的框架基础、以及用于接收和处理所述实际工作测深仪和辅助校正测深仪数据的数据处理单元；实际工作测深仪的数量为一个位于中心位置，辅助校正测深仪的数量为8个，实际工作测深仪和8个辅助校正测深仪均与数据处理单元连接，由数据处理单元根据8个辅助校正测深仪提供的检测数据对实际工作测深仪的检测数据进行矫正。本发明专利技术可用于不同水体的水下声学测深，且可以实时自动校正测深结果，提高测量精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种自动校正的水下声学测深仪系统及其校正方法


[0001]本专利技术属于水下测深装置
，具体涉及一种自动校正的水下声学测深仪系统及其校正方法。

技术介绍

[0002]超声波测深仪（ultrasonic wave detector）是一种适用于江河湖泊、水库航道、港口码头、沿海、深海的水下断面和水下地形测量以及导航、水下物探等诸多水域的水深测量仪器。其工作原理是根据超声波能在均匀介质中匀速直线传播，遇不同介质面产生反射的原理设计而成。超声波测深仪测深时，将超声波换能器放置于水下一定位置，其到水底的深度可以根据超声波在水中的传播速度和超声波信号发射出去到接收回来的时间间隔计算出来。
[0003]声波在水中的传播速度是随着介质的不同而发生变化的，并非是一个固定常量，它一般是需要通过大量的实验数据测定分析计算得到声波在某介质的传播速度。市场上买到的声学测距仪，是把声波的传播速度作为一个固定值刻画到仪器中的，这样就导致声学测距仪测量误差会加大，为了提高声学测距仪的观测精度，本专利提出了一种可以在不同水体中自动校正的水下声学测深仪，这种测深仪适合个水体，能够实时校正测深仪的观测量，提高测深仪的观测精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动校正的水下声学测深仪系统及其校正方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种自动校正的水下声学测深仪系统，包括用于测量水深的实际工作测深仪、用于提供校正数据的多个辅助校正测深仪、用于安装这些辅助校正测深仪和实际工作测深仪的框架基础、以及用于接收和处理所述实际工作测深仪和辅助校正测深仪数据的数据处理单元；实际工作测深仪的数量为一个，辅助校正测深仪的数量为8个，框架基础包括9个依次并排设置的子框架单元，所述实际工作测深仪安装在框架基础的中心位置的子框架单元顶部，该中心位置的子框架单元两侧的其余8个子框架单元的顶部分别各安装一个辅助校正测深仪，并且在中心位置的子框架单元两侧的其余8个子框架单元的底部分别安装有挡板，每个辅助校正测深仪距离其底部对应的挡板的距离为固定的设定值；所述实际工作测深仪和8个辅助校正测深仪均与数据处理单元连接，由数据处理单元根据8个辅助校正测深仪提供的检测数据对实际工作测深仪的检测数据进行矫正。
[0006]所述自动校正的水下声学测深仪系统的矫正方法如下：将搭载实际工作测深仪和8个辅助校正测深仪的框架基础置于水中，通过数据处理单元实时采集实际工作测深仪和8个辅助校正测深仪的检测数据；
数据处理单元根据各辅助校正测深仪的检测数据和辅助校正测深仪到其对应的挡板之间的真实距离，计算出各辅助校正测深仪的矫正系数，计算公式为：，ki是各辅助校正测深仪的校正系数，是各辅助校正测深仪的检测值，是各辅助校正测深仪到其挡板的真实距离；计算出各辅助校正测深仪的校正系数后，用这些校正系数校正实际工作测深仪的检测值，其校正公式如下：；其中D'是修正后的实际工作测深仪的检测值，D是实际工作测深仪的检测值，k1、k2、k3、k4依次是实际工作测深仪左侧的由远至近的四个辅助校正测深仪的校正系数；k5、k6、k7、k8依次是实际工作测深仪右侧的由近至远的四个辅助校正测深仪的校正系数。
[0007]在上述技术方案中，各测深仪之间的安装间距满足以下公式：，其中S是测深仪间的最小间距，H是测深仪探头与其对应的挡板之间的距离，是测深仪的波束角。
[0008]在上述技术方案中，所述挡板大小的最小值是2S，挡板为正方形，其正中心与其上方的辅助矫正测深仪的探头在同一条铅垂线上。
[0009]在上述技术方案中，框架基础为矩形框架结构。
[0010]本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术可用于不同水体的水下声学测深，且可以实时自动校正测深结果，提高测量精度。本专利技术在实际工作测深仪的两侧分别设置了4个辅助校正测深仪，并且每侧的4个辅助校正测深仪距离实际工作测深仪的距离依次增大。工作时，利用这个8个辅助校正测深仪对实际工作测深仪进行校准，每个辅助校正测深仪均会产生各自的校准系数k
i
，以体现每个辅助校正测深仪各自所处水质环境对超声测距的影响，本专利技术对于不同的辅助校正测深仪的校准系数设置了不同的权重，距离实际工作测深仪越近的辅助校正测深仪的校准系数所占权重越大（由远至近权重依次为1/20、2/20、3/20、4/20），这样做的目的是，能够对实际工作测深仪周围一定范围内的水质进行综合考虑，从而更加准确的对实际工作测深仪进行校正。
[0011]需要说明的是，实际工作测深仪检测的是其探头正前方的距离，而8个辅助校正测深仪的校正系数体现的只是实际工作测深仪的横向一定范围内的水质影响，由于实际工作测深仪探头正前方的水质是和实际工作测深仪周围的水质是相似的（实际工作测深仪探头正前方的水质并不是和实际工作测深仪周围的水质完全相同，如果完全相同的话，只需要在实际工作测深仪的旁边设置一个辅助校正测深仪即可），因此，可以将8个辅助校正测深仪的校正系数进行综合，来估计实际工作测深仪检测的探头正前方的水质对测距的影响系数（即校准系数）。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的水下声学测深仪系统的结构示意图。
[0013]图2是本专利技术中的框架基础的结构示意图。
[0014]图3是本专利技术的矫正方法原理图。
[0015]对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
[0016]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0017]一种自动校正的水下声学测深仪系统，包括用于测量水深的实际工作测深仪、用于提供校正数据的多个辅助校正测深仪、用于安装这些辅助校正测深仪和实际工作测深仪的框架基础、以及用于接收和处理所述实际工作测深仪和辅助校正测深仪数据的数据处理单元。
[0018]实际工作测深仪的数量为一个，辅助校正测深仪的数量为8个，框架基础为矩形框架结构，框架基础包括9个依次并排设置的子框架单元，所述实际工作测深仪5安装在框架基础的中心位置的子框架单元顶部，该中心位置的子框架单元两侧的其余8个子框架单元的顶部分别各安装一个辅助校正测深仪，并且在中心位置的子框架单元两侧的其余8个子框架单元的底部分别安装有挡板，每个辅助校正测深仪距离其底部对应的挡板的距离为固定的设定值，本实施例中优选为5m。
[0019]参见附图1和附图2，即，框架基础包括依次并排相连设置的第一子框架单元a、第二子框架单元b、第三子框架单元c、第四子框架单元d、第五子框架单元e、第六子框架单元f、第七子框架单元g、第八子框架单元h、第九子框架单元i，所述实际工作测深仪5安装在第五子框架单元e的顶部，第一辅助校正测深仪1安装在第一子框架单元a顶部、第二辅助校正测深仪2安装在第二子框架单元b顶部、第三辅助校正测深仪3安装在第三子框架单元c顶部、第四辅助校正测深仪4安装在第四框架单元d顶部、第五辅助校正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动校正的水下声学测深仪系统，其特征在于：包括用于测量水深的实际工作测深仪、用于提供校正数据的多个辅助校正测深仪、用于安装这些辅助校正测深仪和实际工作测深仪的框架基础、以及用于接收和处理所述实际工作测深仪和辅助校正测深仪数据的数据处理单元；实际工作测深仪的数量为一个，辅助校正测深仪的数量为8个，框架基础包括9个依次并排设置的子框架单元，所述实际工作测深仪安装在框架基础的中心位置的子框架单元顶部，该中心位置的子框架单元两侧的其余8个子框架单元的顶部分别各安装一个辅助校正测深仪，并且在中心位置的子框架单元两侧的其余8个子框架单元的底部分别安装有挡板，每个辅助校正测深仪距离其底部对应的挡板的距离为固定的设定值；所述实际工作测深仪和8个辅助校正测深仪均与数据处理单元连接，由数据处理单元根据8个辅助校正测深仪提供的检测数据对实际工作测深仪的检测数据进行矫正。2.根据权利要求1所述的自动校正的水下声学测深仪系统，其特征在于：各测深仪之间的安装间距满足以下公式：，其中S是测深仪间的最小间距，H是测深仪探头与其对应的挡板之间的距离，是测深仪的波束角。3.根据权利要求2所述的自动校正的水下声学测深仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：权冉冉，黄泰，
申请(专利权)人：中交第一航务工程局有限公司天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：