单波束测深仪的实时动态检定方法技术

本发明专利技术涉及一种检测设备的检定方法。目的是提供一种单波束测深仪的实时动态检定方法，该检定方法应具有检定精度高、操作简便、实用性强的特点。技术方案是：单波束测深仪的实时动态检定方法，包括：(1)沿着水池岸边铺设直线行车导轨，导轨上可活动地定位着单臂行车；(2)在水池一端设置一标准平板，该一标准平板竖直伸入水中并且该平板的平面垂直于直线行车导轨；(3)使用声速仪测量水中声速，输入单波束测深仪；(4)单臂行车配设单波束测深仪换能器，该换能器入水一定深度，并且往所述标准平板发射平行于直线行车导轨的声波。平行于直线行车导轨的声波。平行于直线行车导轨的声波。

【技术实现步骤摘要】
单波束测深仪的实时动态检定方法


[0001]本专利技术涉及一种检测设备的检定方法，尤其单波束测深仪的实时动态检定方法。

技术介绍

[0002]单波束测深仪的原理是利用一组发射换能器在水下发射声波，使声波沿水介质传播，直到碰到目标后再被反射回来，反射回来的声波被接收换能器接收，通过测量声波发射接收的时间差及水中声速，获得换能器与目标物之间的距离。当前，单波束测深仪因其低成本，作业简便等优势广泛应用于海洋测绘、港口航道、海洋工程、海洋调查等所有需要获取水深信息的涉水领域。因此，对单波束测深仪测深的准确度进行检定尤为重要。
[0003]CN114166158A公开了一种测深仪计量检测校准系统，该系统通过测车搭载单波束测深仪和激光测距仪，并在前方设置激光反射靶，通过单波束测深仪和激光测距仪同时获取与激光反射靶之间的距离进行对比，并移动测车，改变测车和激光反射靶之间的距离，从而在不同距离处检定单波束测深仪。然而，该系统采用的是室内水池静态检定方法，与单波束测深仪的动态使用状况不符(实际是在水中走航式进行数据采集工作)，因而存在误差；而且该系统每次获取单波束测深仪和激光反射靶之间的距离时测车都是停车状态(每隔一个时刻移动测车，每移动一次测车就要停止测车，人工读取测距值)，利用激光测距仪的测距值作为“真值”，增加了误差来源。不能真实、客观的反应单波束测深仪的精度和准确度情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种单波束测深仪的实时动态检定方法，该检定方法应具有检定精度高、操作简便、实用性强的特点。
[0005]本专利技术提供的技术方案是：
[0006]单波束测深仪的实时动态检定方法，包括：
[0007](1)沿着水池岸边铺设直线行车导轨，导轨上可活动地定位着单臂行车；
[0008](2)在水池一端设置一标准平板，该一标准平板竖直伸入水中并且该平板的平面垂直于直线行车导轨；
[0009](3)使用声速仪测量水中声速，输入单波束测深仪；
[0010](4)单臂行车配设单波束测深仪换能器，该换能器入水一定深度，并且往所述标准平板发射平行于直线行车导轨的声波；
[0011](5)设定单臂行车参数，使单臂行车初始位置保持一致，按相同速度重复运行10次，记录每次单波束测深仪所测深度曲线以及单臂行车运行位置，并将单臂行车运行位置归算为单臂行车至标准面的水平距离，得到单臂行车距离曲线；
[0012](6)以第1次单波束测深仪深度曲线为基准，按0.5s间隔提取单波束所测深度，分别计算第2、3、4、5、6、7、8、9、10次深度曲线与第1次深度曲线各节点的示值误差；
[0013](7)计算每次运行各时间节点示值误差的平均值及标准偏差，实现单波束测深仪
的测量稳定性评估；
[0014]每次运行各时间节点示值误差的平均值和标准差按下式分别计算：
[0015][0016][0017]式中：为第2、3、4、5、6、7、8、9、10次运行与第1次单波束测深仪深度值对应时间节点的示值误差，j＝1，2，3
……
n，n为时间节点数量，为第2、3、4、5、6、7、8、9、10次运行的各节点示值误差的均值，i＝2～10。为第2、3、4、5、6、7、8、9、10次运行与第1次单波束测深仪深度值对应时间节点的示值误差的标准差。
[0018](8)以单臂行车距离曲线为基准(真值)，按0.5s间隔提取单波束所测深度，计算第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次测量的深度曲线与同次单臂行车距离曲线各时间节点的示值误差；
[0019](9)计算各时间节点处示值误差的平均值及标准偏差，实现单波束测深仪的准确度评估；
[0020]第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次深度曲线与同次单臂行车距离曲线各时间节点的示值误差的平均值和标准差按下式分别计算：
[0021][0022][0023]式中：为第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次运行与单臂行车距离曲线各时间节点的示值误差，i＝1，2，3
……
m，m为时间节点数量，为第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次运行的各节点示值误差的均值，i＝1～10。为第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次单波束测深仪深度曲线与单臂行车距离曲线各节点的示值误差的标准差。
[0024]所述步骤(3)使用声速仪测量水中声速的方法是：声速仪沿行车导轨运行，每隔1m测量水下1m处中的声速，取平均声速值输入单波束测深仪。
[0025]所述步骤(4)中所述一定深度为1米。
[0026]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的检定装置与方法检定精度高，操作简便，技术人员无需掌握单波束测深仪的硬件知识即可完成检定；通过实例操作，本专利技术具有较好的实际应用性。且本专利技术实时动态检定过程与单波束测深仪的实际使用环境更相符，检定结果更具说服力。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例的使用状态示意图。
[0028]图中标号：单臂行车1、单波束测深仪换能器2、换能器声波轴线3、声速剖面仪4、起始点位置5、GNSS设备6、标准面7。
具体实施方式
[0029]下面结合附图所示实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0030]单波束测深仪原理：
[0031]A)测深仪的工作原理是利用声波穿透介质并在不同介质表面会产生反射的现象，利用声波换能器(探头)发射声波，测出发射波与回波之间的时间差来进行测量和计算水深的。
[0032]B)假设声波在水中的传播速度为V，换能器(探头)发出的超声波到达水底，并由水底反射回到探头被接收，信号往返行程所经历的时间为t，则：
[0033]h＝Vt/2。
[0034]本专利技术的基本构思：
[0035]主要通过GNSS提供高精度时间基准，并将该时间基准同步至单波束测深仪和单臂行车，实现两者硬件设备的时间同步；使用声速仪测量水中声速，构建声速场；而后利用单臂行车控制系统沿着水池长边壁控制行车做往复运动，实时记录单臂行车位置，并将行车位置归算为行车至水池一侧标准面的距离，同时记录单波束测深仪的测量深度(经过声速改正)，进而获得两者同一时间基准的测量距离或深度曲线，计算两者同一时间基准下的差值，从而达到单波束测深仪实时动态检定校准目的。
[0036]1、单波束测深仪实时动态检定装置，主要包括：单臂行车1、单波束测深仪换能器2、GNSS设备6、声速剖面仪4。
[0037]其中：
[0038](1)声速剖面仪：最大允许误差为
±
0.2m/s；
[0039](2)单臂行车：配有单波束测深仪换能器安装接头，角度控制最大允许误差
±
0.05
°
，可安装单波束测深仪换能器并实现多维度控制，由时间同步系统+伺服电机，可实现毫秒级(50ms)时间同步，单臂行车重复定位精度达1mm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.单波束测深仪的实时动态检定方法，包括：(1)沿着水池岸边铺设直线行车导轨，导轨上可活动地定位着单臂行车；(2)在水池一端设置一标准平板，该一标准平板竖直伸入水中并且该平板的平面垂直于直线行车导轨；(3)使用声速仪测量水中声速，输入单波束测深仪；(4)单臂行车配设单波束测深仪换能器，该换能器入水一定深度，并且往所述标准平板发射平行于直线行车导轨的声波；(5)设定单臂行车参数，使单臂行车初始位置保持一致，按相同速度重复运行10次，记录每次单波束测深仪所测深度曲线以及单臂行车运行位置，并将单臂行车运行位置归算为单臂行车至标准面的水平距离，得到单臂行车距离曲线；(6)以第1次单波束测深仪深度曲线为基准，按0.5s间隔提取单波束所测深度，分别计算第2、3、4、5、6、7、8、9、10次深度曲线与第1次深度曲线各节点的示值误差；(7)计算每次运行各时间节点示值误差的平均值及标准偏差，实现单波束测深仪的测量稳定性评估；(8)以单臂行车距离曲线为基准(真值)，按0.5s间隔提取单波束所测深度，计算第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10次测量的深度曲线与同次单臂行车距离曲线各时间节点的示值误差；(9)计算各时间节点处示值误差的平均值及标准偏差，实现单波束测深仪的准确度评估。2.根据权利要求1所述的单波束测深仪的实时动态检定方法，其特征在于：所述步骤(3)使用声速仪测量水中声速的方法是：声速仪沿行车导轨运行，每隔1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳兵，李磊岩，孙月文，宋斌斌，段文义，王永举，江波，周瑜佳，刘振国，姜勇，卫进进，毛凌锋，郁蕾，
申请(专利权)人：浙江省钱塘江流域中心，
类型：发明
国别省市：