Алгоритм обработки данных гидрографического комплекса на базе многолучевого эхолота
введение
Системы, способные выполнять площадную съемку, позволяют определить глубину в области обзора, которая распространяется в обоих направлениях от преобразователя сонара. Они представляют собой специально организованные системы, при которых профиль глубин перпендикулярен направлению движения судна. При этом в процессе движения судна поперечный профиль глубин определяет узкую полосу морского дна и создает «полосу обзора».
Многолучевые эхолоты являются бесценными инструментами для определения глубины в случаях, когда необходимо получить полную информацию о водной обстановке. Эти системы могут обеспечить полное освещение морского дна, что значительно повышает разрешающую способность и способность обнаружения объектов на поверхности дна. В многолучевой сонарной системе используются акустический метод формирования лучей или интерферометрический принцип (фазированная решетка), благодаря которым можно получать детальную информацию о рельефе дна в полосе обзора много раз в секунду.
содержание
Введение 9
1 ГИДРОГРАФИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС НА БАЗА МНОГОЛУЧЕВОГО ЭХОЛОТА 11
1.1 Теоретические основы работы ГК МЛЭ 11
1.2 Технические характеристики составных частей ГК МЛЭ 20
1.3 Алгоритмы обработки данных ГК МЛЭ 33
1.3.1 Фильтрация данных сопряженных датчиков системы МЛЭ 33
1.3.2 Исправление глубин и координат 34
1.3.3 Фильтрация глубин, рассчитанных МЛЭ 35
1.3.4. Методы апостериорной оценки точности цифровой модели рельефа 37
2 РАСЧЕТ СУММАРНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ОЦЕНКИ ГЛУБИНЫ ГК МЛЭ 40
2.1. Расчет погрешности оценки глубины, вносимой МЛЭ 40
2.1.1 Неопределенность дальности действия эхолота 41
2.1.2 Неопределенность угла луча и крена 41
2.1.3 Неопределенность угла тангажа 44
2.1.4 Ограничение измерения глубины 44
2.2 Неопределенность вертикальной качки 44
2.3 Неопределенность динамической осадки 44
2.4 Неопределенность уровня воды 45
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ МЛЭ 45
3.1. Описание математических моделей алгоритма обработки 45
3.2. Результаты моделирования 46
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 49
4.1. Общая характеристика условий применения 49
4.2. Характеристика опасностей 49
4.3. Основные подходы к обеспечению безопасности 51
Заключение 53
Список использованных источников 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Фирсов Ю.Г. Основы гидроакустики и использования гидрографических сонаров. СПБ.: Нестор-История, 2010. 350 с.
Роберт Дж. Урик. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1976. 448 с.
Стандарты МГО на гидрографические съемки. Международная гидрографическая организация. Монако.: Международное гидрографическое бюро, 2008. 34 с.
Instruction manual EM 2040 Multibeam Echo Sounder. Kongsber Maritime AS. Конгсберг.: Kongsber Maritime AS, 2012. 226 c.
OPERATOR'S MANUAL SeaBat T20-P / T50-P High-Resolution Multibeam Sonar System. Teledyne RESON. Слангеруп.: 2015, 178с.
А.М. Шарков Разработка технологии и испытания мобильного комплекса отечественных гидроакустических средств для обследования акваторий и дна шельфовых зон, в части определения возможности его использования для проведения промерных работ: СПБ 2018 64 с.
Estimation of total vertical uncertainty for the bathymetry acquired by autonomous underwater vehicle in deep water Hiroki MINAMI REPORT OF HYDROGRAPHIC AND OCEANOGRAPHIC RESEARCHES: No.50 2013 7 c.
DEPTH ACCURACY IN SEABED MAPPING WITH UNDERWATER VEHICLES BJØRN JALVING. Norwegian Defence Research Establishment. Kjelle: 2007. 6 c.
DEPTH AND POSITION ERROR BUDGETS FOR MULTIBEAM ECHOSOUNDING. Rob Hare International Hydrographic Review, Monaco: 1995. 31 c.
Обычно площадные системы съемки создаются с промежутком между соседними лучами от 0,5 до 3 градусов, так как достижимый промежуток не может быть менее 0,5 градусов при сохранении приемлемых портативных габаритов электронной аппаратуры. Для повышения разрешающей способности используется технология фазовой интерферометрии, а точность МЛЭ с широкой полосой обзора определяется способностью многолучевой системы различать углы лучей при меняющихся условиях.Размер пятна облучения влияет на качество и точность данных на крайних лучах, и чем меньше угол луча, тем выше разрешение объектов на дне и возможность определения истинной глубины. Однако при расширении лучей пятно облучения увеличивается, что приводит к уменьшению точности данных и качества информации по направлению к крайним лучам. Из-за этого на использование внешних лучей налагаются ограничения, что сокращает ширину полосы обзора.Каждое пятно облучения на морском дне отражает эхосигнал, где параметры зависят от характеристик морского дна и угла наклона дна в направлении линии веера лучей МЛЭ. Качество эхосигнала зависит от аппаратного обеспечения, первичных характеристик излучения/приема, геометрических и отражающих свойств конкретного пятна облучения. При детектировании дна МЛЭ дает три типа данных: угол луча, время распространения акустического сигнала и распределение интенсивности акустического сигнала при его приеме во времени. Данные МЛЭ должны быть интегрированы с данными других датчиков для определения положения глубины в геодезической системе координат, и большинство многолучевых систем могут выдавать цифровые изображения дна.