用于多波束测深系统的底检测方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用于多波束测深系统的底检测方法及装置。所述方法包括：基于当前帧中目标回波波束的波束数据，确定所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，其中，所述目标回波波束为多波束测深系统在当前帧接收的多个回波波束中的任一个，所述目标回波波束为所述多波束测深系统在当前帧向目标水域发射的多波束测深信号经所述目标水域反射后形成；基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印；基于所述目标回波波束对应的波束脚印，确定所述目标回波波束对应的波达时刻；基于所述多波束测深系统接收的多个回波波束各自对应的波达时刻，确定所述目标水域在当前帧对应的底检测结果。底检测结果。底检测结果。

【技术实现步骤摘要】
用于多波束测深系统的底检测方法及装置


[0001]本申请涉及水域探测
，尤其涉及一种用于多波束测深系统的底检测方法及装置。

技术介绍

[0002]多波束测深系统的底检测技术是对波束脚印（即发射波束与接收波束在海底的交叉波束）内的后向散射回波信号进行波达时间（Time of Arrival，TOA）和波达角度（Direction of Arrival，DOA）估计，在声速已知的条件下，根据三角形定理得到深度值。
[0003]多波束测深系统在底检测之前需要确定波束脚印，即设置合理的底检测跟踪门限，波束脚印的确定对底检测精度以及运算量都有很大的影响。目前的底检测技术中通常采用两种方式确定波束脚印：第一种方式根据前几帧底检测结果预估本帧波束的跟踪门限，依据该门限得到本帧中间波束的底检测结果，然后根据中间波束的底检测结果，由中间波束向边缘波束递推的方式实现当前帧的自适应底检测结果；第二种方式则是在前几帧的深度检测结果的基础上采用地形跟踪方法，生成本帧初级检测的浅门限和深门限，进而在浅门限和深门限的基础上得到本帧的底检测结果。
[0004]然而，上述第一种方式的抗干扰能力差，当前波束的底检测结果依赖上一相邻波束的底检测结果，一旦出现强干扰导致某一波束底检测结果出现错误，则会影响后续波束的底检测结果，甚至连续多个帧都出现底检测结果错误的情况。而上述第二种方式中，初级门限的预估方法缺少对当前帧的信息的使用，在地形复杂起伏较大、地形连续性不佳的情况下，容易出现底检测跟踪丢失的情况，且当前帧底检测结果也会影响后续帧的底检测结果，因而在复杂地形条件下的底检测结果精度较差。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的提供一种用于多波束测深系统的底检测方法及装置，用于提高底检测结果的抗干扰性、增加底检测适用范围，从而提高底检测结果的精度。
[0006]为了实现上述目的，本申请实施例采用下述技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种用于多波束测深系统的底检测方法，包括：基于当前帧中目标回波波束的波束数据，确定所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，其中，所述目标回波波束为多波束测深系统在当前帧接收的多个回波波束中的任一个，所述目标回波波束为所述多波束测深系统在当前帧向目标水域发射的多波束测深信号经所述目标水域反射后形成；基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印；基于所述目标回波波束对应的波束脚印，确定所述目标回波波束对应的波达时刻；基于所述多波束测深系统接收的多个回波波束各自对应的波达时刻，确定所述目
标水域在当前帧对应的底检测结果。
[0007]第二方面，本申请实施例提供一种用于多波束测深系统的底检测装置，包括：初步底检测单元，用于基于当前帧中目标回波波束的波束数据，确定所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，其中，所述目标回波波束为多波束测深系统在当前帧接收的多个回波波束中的任一个，所述目标回波波束为所述多波束测深系统在当前帧向目标水域发射的多波束测深信号经所述目标水域反射后形成；波束脚印计算单元，用于基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印；底检测单元，用于基于所述目标回波波束对应的波束脚印，确定所述目标回波波束对应的波达时刻；所述底检测单元，还用于基于所述多波束测深系统接收的多个回波波束各自的波达时刻，确定所述目标水域在当前帧对应的底检测结果。
[0008]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：针对当前帧中的每个回波波束，基于该回波波束的波束数据，确定该回波波束对应的初始深度值和波达角度，以初始深度值和波达角度为基础确定该回波波束对应的波束脚印，进一步在波束脚印的基础上完成对该回波波束的底检测，由此得到当前帧各波束的精确底检测结果；可见，各回波波束底检测之间是相互独立的，不依赖前一帧或前几帧历史帧的底检测结果，且当前帧内各回波波束的底检测只使用各回波波束的波束数据，与其他回波波束的底检测结果无关，因而对复杂地形具有较好的检测精度和灵敏度，且具有一定的抗干扰能力；另外，本申请实施例提供的底检测方法适用于对当前帧内的各回波波束的并行底检测，对单个回波波束进行底检测时，不同回波波束之间互不影响，当对多个回波波束同时进行底检测时，可以进行并行优化，在多核硬件平台上（如DSP、x86 CPU及FPGA等）运行时能够充分利用多个核心的运算处理能力，提高计算速度和实时性，同时可以降低存储空间的使用需求。
附图说明
[0009]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请的一个实施例提供的一种用于多波束测深系统的底检测方法的流程示意图；图2为本申请的一个实施例提供的一种波束脚印确定方法的流程示意图；图3为本申请的一个实施例提供的一种回波波束对应的线性相位区间的确定方法的流程示意图；图4为本申请的一个实施例提供的一种波达时刻的确定方法的流程示意图；图5为本申请的一个实施例提供的一种底检测结果的确定方法的流程示意图；图6为本申请的一个实施例提供的一种基于深度值和波达角度的插值示意图；图7为本申请的一个实施例提供的一种用于多波束测深系统的底检测装置的结构示意图；图8为本申请的一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0010]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0011]本说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应理解，这样使用的数据在适当的情况下可以互换，以便本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本说明书和权利要求书中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0012]应理解，本申请实施例提出的用于多波束测深系统的底检测方法，可以由多波束测深系统，具体可以由多波束测深系统中的数据处理装置执行。
[0013]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0014]请参见图1，为本申请的一个实施例提供的一种用于多波束测深系统的底检测方法的流程示意图，该方法可以包括如下步骤：S102，基于当前帧中目标回波波束的波束数据，确定目标回波波束对应的初始深度值和波达角度。
[0015]其中，目标回波波束为多波束测深系统在当前帧接收的多个回波波束中的任一个，目标回波波束为多波束测深系统在当前帧向目标水域发射的多波束测深信号经目标水域反射后形成。目标回波波束的波束数据可以例如包括但不限于目标回波波束的幅度数据和相位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多波束测深系统的底检测方法，其特征在于，包括：基于当前帧中目标回波波束的波束数据，确定所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，其中，所述目标回波波束为多波束测深系统在当前帧接收的多个回波波束中的任一个，所述目标回波波束为所述多波束测深系统在当前帧向目标水域发射的多波束测深信号经所述目标水域反射后形成；基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印；基于所述目标回波波束对应的波束脚印，确定所述目标回波波束对应的波达时刻；基于所述多波束测深系统接收的多个回波波束各自对应的波达时刻，确定所述目标水域在当前帧对应的底检测结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印，包括：基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间；在所述波束脚印搜索区间内搜索所述目标回波波束的幅度峰值；基于搜索到的幅度峰值确定所述目标回波波束对应的目标幅度区间和目标相位区间；基于所述目标幅度区间和目标相位区间，确定所述目标回波波束对应的线性相位区间，作为所述目标回波波束对应的波束脚印。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，确定所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间，包括：基于所述目标回波波束对应的初始深度值和波达角度，计算所述目标回波波束对应的初始波达时刻；以所述初始波达时刻为中心点进行扩展，得到所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在以所述初始波达时刻为中心点进行扩展，得到所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间之前，所述方法还包括：基于所述多个回波波束各自对应的初始深度值，确定深度值均值和深度值标准差；基于所述目标回波波束对应的初始深度值、所述深度值均值和所述深度值标准差，确定所述目标回波波束对应的初始深度值的类型，所述类型包括完全有效、插值有效以及无效；所述以所述初始波达时刻为中心点进行扩展，得到所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间，包括：若所述目标回波波束对应的初始深度值的类型为完全有效或插值有效，则以所述初始波达时刻为中心点，基于与所述目标回波波束对应的初始深度值的类型相匹配的预设比例向所述中心点的两侧扩展，得到所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间；或者，若所述目标回波波束对应的初始深度值的类型为无效，则从除所述目标回波波束以外的其他回波波束中选取初始深度值最大的第一回波波束及初始深度值最小的第二回波波束，以及基于所述第一回波波束对应的初始波达时刻和所述第二回波波束对应的初始波达时刻，确定所述目标回波波束对应的波束脚印搜索区间。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于搜索到的幅度峰值确定所述目标回波波束对应的目标幅度区间和目标相位区间，包括：从搜索到的幅度峰值中确定目标幅度峰值；基于所述目标幅度峰值在所述目标回波波束的相位数据中搜索相位极大值和相位极小值，以及基于所述相位极大值和相位极小值，确定所述目标相位区间；基于所述目标幅度峰值两侧超过预设门限的幅度，确定所述目标幅度区间。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标幅度区间和目标相位区间，确定所述目标回波波束对应的线性相位区间，包括：确定所述目标回波波束的幅度最大值与幅度平均值之间的比值，作为所述目标回波波束的幅度比值；比较所述幅度比值分别与预设幅度检测门限及预设相位检测门限之间的大小关系；基于与比较结果匹配的线性区间检测算法、所述目标幅度区间和所述目标相位区间，确定所述目标回波波束对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：满令斌，李春雨，陈君，武诚，
申请(专利权)人：北京星天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：