【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人船舶控制，尤其是用于水面无人艇的海底地形测量系统及测量数据校正方法。
技术介绍
1、我国拥有广阔的海洋领土和丰富的海洋资源，为了维护我国的海洋权益，我们亟需保护海洋国土，并进行海洋资源调查、海洋环境监测、海上救援和航道测量等活动。在这些活动中，高精度的水下地形地貌信息至关重要。
2、为了获得准确的水下地形地貌信息，多波束声纳起着重要的作用，它是海洋环境测量仪器中至关重要的一种。通过多波束声纳可以进行高精度的水下测量，得到水下地形的详细信息。这对于我们进行海洋资源勘探、海洋环境监测以及潜艇救援和航道测量等任务非常关键。因此，对于我国来说，多波束声纳在海洋活动中的重要性不言而喻。它可以为我们提供准确的水下地形地貌信息，以便我们更好地维护海洋国土的权益，开展海洋资源的勘探，保护海洋环境和进行海上救援等任务。我们需要持续投资和发展多波束声纳技术，以确保我们在海洋事务中具备精确的数据支持，并为我国的海洋利益做出积极贡献。
3、水面无人艇是一种无人驾驶的船舶，具备自主导航和自主控制等特点。它在海洋勘探、海洋环境监测和海上救援等领域具有广泛的应用价值，因此越来越多的高校和研究机构开始投入相关研究。多波束声呐是一种高精度的水下探测设备，可以提供水下目标位置、海底地形地貌以及海洋深度等信息。将多波束声呐装载到水面无人艇上可以实现对海底地形地貌的测量和绘制。我们研制的海洋测量无人艇主要用于综合测量海洋环境。例如，我们可以通过测量海洋地形、水深、海底地貌、海洋表层底质、海洋浅层剖面、海洋磁力、海洋重力以及潮汐
4、多波束声呐和侧扫声呐的测点密度非常高，但仅能提供水深信息。为了获得准确的位置信息，需要与定位系统配套使用。然而，如果定位不准确或定位系统与多波束声呐存在时间延迟，就会导致测点错位，进而造成地形失真。此外，还有一些其他因素可能对数据产生影响，例如多波束声呐和传感器的完全整合、换能器的安装偏差、海洋噪声的干扰以及不同深度的海水声速变化等。如果这些数据不经过校正和剔除，会导致探测目标的深度和位置信息发生改变，甚至可能扭曲目标的外观。在海洋测绘领域中，特别注重对多波束声纳每条测线的数据质量要求，以确保精确的条带拼接技术。因此，为了保证测绘数据的准确性，需要对多波束声呐和侧扫声呐数据进行校正和处理。这包括对定位系统进行精确校准，减少时间延迟，以确保测点位置的精准一致。同时需要考虑多波束声呐和传感器的完整整合，纠正换能器的安装偏差，并尽量减少海洋噪声的影响。此外，还需要根据不同深度的海水声速变化，进行相应的校正，以确保获得准确的测点深度和位置信息。通过进行这些校正和处理，我们可以获得更可靠、准确的海洋测绘数据，为条带拼接技术提供可靠的数据基础，从而进一步提高测绘结果的质量和可信度。
5、海洋测量无人艇搭载的最重要的测量仪器为多波束声呐、侧扫声呐、adcp、声速剖面仪、表层声速仪等，如何根据现有的多波束声呐来高效获取海洋水深、水下地形地貌信息是重点，如何提高多波束声呐数据准确性和可靠性是难点。然而，由于水面无人艇的运动状态和水下环境的复杂多变，多波束声呐的探测结果可能存在误差和偏差，需要进行校正和修正。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出用于水面无人艇的海底地形测量系统及测量数据校正方法，从声速校正多波束声呐的技术角度出发，利用声速剖面仪探测海洋不同深度声速剖面变化，同时提出基于傅里叶变换算法的声速校正多波束声呐多波束声呐，提高多波束声呐对海底地形进行测量测绘的精度。
2、本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
3、用于水面无人艇的海底地形测量系统，包括多波束声呐水下换能器、多波束声呐sim单元、信息处理计算机、gps、光纤罗经、声速剖面仪、adcp、表层声速仪和侧扫声呐，其中，多波束声呐水下换能器连接多波束声呐sim单元，多波束声呐sim单元、gps、光纤罗经、声速剖面仪、adcp、表层声速仪和侧扫声呐分别连接信息处理计算机，gps连接舰艇天线，信息处理计算机通过图传电台与岸基软件监控台连接，其中，多波束声呐水下换能器、多波束声呐sim单元、声速剖面仪、adcp安装于水面无人艇底部，信息处理计算机用于接收多波束声呐、侧扫声呐、表层声速仪和声速剖面仪的测量数据信息，同时接收光纤罗经、gps输出的定位信息和时间信息，以上数据信息通过无人艇艇端的显示器进行显示；操控人员在无人艇艇端进行多波束声呐、侧扫声呐的参数设置与数据显示，无人艇系泊航行试验时在艇端配置多波束声呐、侧扫声呐；通过无线图传电台与案件软件监控台进行数据通讯，操控人员可以远程设置多波束声呐、侧扫声呐的参数，同时具备远程实时显示水面无人艇海洋地形测量信息。
4、而且，所述多波束声呐、adcp和表层声速仪的安装方使用t型法兰结构件，t型法兰安装结构件，将多波束声呐、单波束声呐(测深仪)、adcp安装在该法兰结构件中，表层声速仪和浅层剖面仪固定安装在法兰结构侧面，再将该法兰结构件安装于水面无人艇月池结构中。
5、而且，所述侧扫声呐的搭载方式为在无人艇艏部分使用拖曳绞车、尾部收放支架、拖曳式绞车走线搭载方式，保证水面无人艇测量作业时侧扫声呐稳定可靠地工作。
6、而且，所述声速剖面仪的搭载方式为在无人艇艏部分使用垂直收放绞车和月池结构搭载方式，水面无人艇测量作业时，垂直收放绞车放下声速剖面仪进行制定深度的定点声速测量作业。
7、用于水面无人艇的海底地形测量系统的测量数据校正方法，包括以下步骤
8、步骤1、获取声速测量数据；
9、步骤2、对声速测量数据进行傅里叶变换；
10、步骤3、将不同频率下的声速信号傅里叶系数按谐波信息进行分组；
11、步骤4、对每个谐波分量进行线性回归得到谐波系数；
12、步骤5、对声速测量数据进行自适应估计和校正；
13、步骤6、根据步骤5的结果对多波束声呐测深系统校正。
14、本专利技术的优点和积极效果是：
15、本专利技术根据海洋环境的不同对多波束系统误差进行简单分析，根据各误差之间的相互影响，提出了基于傅里叶变换算法，进行声速校正多波束声呐多波束声呐的方法。介绍了多波束声呐系统原理、多波束声呐工作原理、傅里叶变换算法原理、试验数据预处理，再分析多波束声呐误差和声速校正原理、方法。最后水面无人艇搭载多波束声呐在某试验海域进行海底地形地貌测量试验，试验结果显示基于声速校正的海洋测量无人艇多波束声呐能提高海底地形地貌测量精度。本专利技术通过傅里叶变换算法对实际海洋环境中测试得到的声本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于水面无人艇的海底地形测量系统，其特征在于：包括多波束声呐水下换能器、多波束声呐SIM单元、信息处理计算机、GPS、光纤罗经、声速剖面仪、ADCP、表层声速仪和侧扫声呐，其中，多波束声呐水下换能器连接多波束声呐SIM单元，多波束声呐SIM单元、GPS、光纤罗经、声速剖面仪、ADCP、表层声速仪和侧扫声呐分别连接信息处理计算机，GPS连接舰艇天线，信息处理计算机通过图传电台与岸基软件监控台连接，其中，多波束声呐水下换能器、多波束声呐SIM单元、声速剖面仪、ADCP安装于水面无人艇底部，信息处理计算机用于接收多波束声呐、侧扫声呐、表层声速仪和声速剖面仪的测量数据信息，同时接收光纤罗经、GPS输出的定位信息和时间信息，以上数据信息通过无人艇艇端的显示器进行显示；操控人员在无人艇艇端进行多波束声呐、侧扫声呐的参数设置与数据显示，无人艇系泊航行试验时在艇端配置多波束声呐、侧扫声呐；通过无线图传电台与案件软件监控台进行数据通讯，操控人员可以远程设置多波束声呐、侧扫声呐的参数，同时具备远程实时显示水面无人艇海洋地形测量信息。
2.根据权利要求1所述的用于水面无人艇的海底地形测
3.根据权利要求1所述的用于水面无人艇的海底地形测量系统，其特征在于：所述侧扫声呐的搭载方式为在无人艇艏部分使用拖曳绞车、尾部收放支架、拖曳式绞车走线搭载方式，保证水面无人艇测量作业时侧扫声呐稳定可靠地工作。
4.根据权利要求1所述的用于水面无人艇的海底地形测量系统，其特征在于：所述声速剖面仪的搭载方式为在无人艇艏部分使用垂直收放绞车和月池结构搭载方式，水面无人艇测量作业时，垂直收放绞车放下声速剖面仪进行制定深度的定点声速测量作业。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的用于水面无人艇的海底地形测量系统的测量数据校正方法，其特征在于：包括以下步骤
...【技术特征摘要】
1.用于水面无人艇的海底地形测量系统，其特征在于：包括多波束声呐水下换能器、多波束声呐sim单元、信息处理计算机、gps、光纤罗经、声速剖面仪、adcp、表层声速仪和侧扫声呐，其中，多波束声呐水下换能器连接多波束声呐sim单元，多波束声呐sim单元、gps、光纤罗经、声速剖面仪、adcp、表层声速仪和侧扫声呐分别连接信息处理计算机，gps连接舰艇天线，信息处理计算机通过图传电台与岸基软件监控台连接，其中，多波束声呐水下换能器、多波束声呐sim单元、声速剖面仪、adcp安装于水面无人艇底部，信息处理计算机用于接收多波束声呐、侧扫声呐、表层声速仪和声速剖面仪的测量数据信息，同时接收光纤罗经、gps输出的定位信息和时间信息，以上数据信息通过无人艇艇端的显示器进行显示；操控人员在无人艇艇端进行多波束声呐、侧扫声呐的参数设置与数据显示，无人艇系泊航行试验时在艇端配置多波束声呐、侧扫声呐；通过无线图传电台与案件软件监控台进行数据通讯，操控人员可以远程设置多波束声呐、侧扫声呐的参数，同时具备远程实时显示水面无人艇海洋地形测...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓丽辉，郭婷婷，吴园园，贾西贝，徐晓茹，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：
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