用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲波探測領(lǐng)域，特別涉及一種用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的多波束測深系統(tǒng)是在回聲探測儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。多波束測深系統(tǒng)能夠在一次收發(fā)周期內(nèi)獲得船兩側(cè)一個(gè)條帶上幾十個(gè)、甚至上百個(gè)采樣點(diǎn)的深度數(shù)據(jù)，測量覆蓋范圍為水深的幾倍甚至十幾倍，所以它可以精確快速地測出沿航線一定寬度范圍內(nèi)的水下目標(biāo)的大小、形狀和高低變化，從而比較可靠的描繪出海底地形地貌的精細(xì)特征。多波束測量系統(tǒng)具有測量范圍大、速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大面積的掃海測量作業(yè)，在海洋測繪領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前的淺水多波束測深系統(tǒng)向著寬覆蓋角、高分辨率、多功能等技術(shù)方向發(fā)展。
[0003]底檢測技術(shù)是多波束測深技術(shù)的核心方法，目前，底檢測方法主要有幅度法和相位法，概要的說，幅度法是利用底回波的能量中心判定底回波的時(shí)刻，相位法利用回波的相位過零點(diǎn)判定底回波的時(shí)刻。底檢測時(shí)，如果沒有設(shè)置合理的底檢測搜索門限，就需要在全量程范圍內(nèi)搜索，容易受到水體中回波干擾的影響，同時(shí)運(yùn)算量也較大?，F(xiàn)有的檢測技術(shù)主要采用固定門限，在波束覆蓋角比較小的條件下可以滿足要求，但是，對于淺水多波束測深系統(tǒng)，尤其是對于大覆蓋角下的多波束測深系統(tǒng)(目前主流淺水多波束覆蓋角可達(dá)165° )，在每一幀內(nèi)的地形起伏較大，固定門限很難滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的底檢測方法需要固定門限，無法適應(yīng)地形起伏較大環(huán)境的探測要求，從而提供一種自適應(yīng)的底檢測方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，包括:
[0006]步驟1)、在一幀內(nèi)，由歷史底檢測結(jié)果預(yù)測當(dāng)前幀的中間波束底檢測跟蹤門限，根據(jù)該中間波束底檢測跟蹤門限實(shí)現(xiàn)中間波束底檢測，然后對底檢測所得到的測深結(jié)果進(jìn)行評估；
[0007]步驟2)、由步驟1)得到的中間波束底檢測的測深結(jié)果估計(jì)各個(gè)邊緣波束的跟蹤門限，然后根據(jù)所述邊緣波束的跟蹤門限做邊緣波束的底檢測，對底檢測結(jié)果進(jìn)行評估。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述步驟1)進(jìn)一步包括:
[0009]步驟1-1)、根據(jù)歷史底檢測結(jié)果預(yù)測當(dāng)前幀的中間波束底檢測跟蹤門限；
[0010]步驟1-2)、根據(jù)步驟1-1)所預(yù)測的跟蹤門限做中間波束底檢測，然后對底檢測結(jié)果進(jìn)行評估，在評估時(shí)，將底檢測結(jié)果中的輸出信噪比與第一閾值進(jìn)行比較，若所述輸出信噪比高于該閾值，則評估結(jié)果合格，輸出底檢測所得到的測深結(jié)果，否則，評估結(jié)果不合格，放棄當(dāng)前的跟蹤門限，在全量程內(nèi)重新進(jìn)行底檢測，然后根據(jù)新得到的底檢測結(jié)果重新建立跟蹤門限，然后執(zhí)行步驟2)。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述歷史底檢測結(jié)果采用較當(dāng)前幀最為接近的多個(gè)歷史幀的底檢測結(jié)果。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述步驟2)進(jìn)一步包括:
[0013]步驟2-1)、根據(jù)步驟1)的中間波束做底檢測所得到的測深結(jié)果向兩側(cè)依次遞歸估計(jì)各個(gè)邊緣波束的跟蹤門限；
[0014]步驟2-2)、根據(jù)步驟2-1)所預(yù)測的跟蹤門限做邊緣波束的底檢測，在某一邊緣波束的一次底檢測完成后，對底檢測結(jié)果做評估；其中，在評估時(shí)，將底檢測結(jié)果中的輸出信噪比與第二閾值進(jìn)行比較，若所述輸出信噪比高于該閾值，則評估結(jié)果合格，輸出該底檢測結(jié)果；如果評估結(jié)果不合格，則放棄當(dāng)前的跟蹤門限，在全量程內(nèi)重新進(jìn)行底檢測，輸出當(dāng)前邊緣波束的底檢測結(jié)果，同時(shí)，根據(jù)底檢測結(jié)果，建立跟蹤門限，用于后續(xù)邊緣波束的檢測。
[0015]上述技術(shù)方案中，當(dāng)起伏較大時(shí)，邊緣波束門限寬度增加，當(dāng)較為平坦時(shí)，邊緣波束門限寬度縮小。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017]1、本發(fā)明的自適應(yīng)底檢測方法根據(jù)海底的坡度走勢、深度以及海底回波的變化特點(diǎn)，自動完成底跟蹤參數(shù)設(shè)置，通過設(shè)定合理的跟蹤窗，濾除來自水流、魚群等的干擾回波信號，提高多波束測深系統(tǒng)測深結(jié)果的環(huán)境適應(yīng)性；
[0018]2、本發(fā)明的自適應(yīng)底檢測方法所采用的跟蹤門限具有自適應(yīng)性，能夠在不同地形下可以完成自適應(yīng)底檢測，避免人工干預(yù)；
[0019]3、本發(fā)明的自適應(yīng)底檢測方法通過門限設(shè)置能夠有效減少系統(tǒng)的運(yùn)算量。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)底檢測方法采用中間波束做底檢測的過程示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的自適應(yīng)底檢測方法采用邊緣波束做底檢測的過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0023]在對本發(fā)明做詳細(xì)說明之前，首先對本發(fā)明中所涉及的相關(guān)概念予以說明。
[0024]中間波束:基陣正下方的波束，垂直入射海底，掠射角為90°。
[0025]邊緣波束:中間波束兩側(cè)的波束，斜入射海底，掠射角小于90°。
[0026]本發(fā)明的自適應(yīng)底檢測方法包括下列步驟:
[0027]步驟1)、在一幀內(nèi)，采用中間波束做底檢測，得到深度結(jié)果。參考圖1，該步驟可進(jìn)一步包括:
[0028]步驟1-1)、考慮到地形的變化是連續(xù)的這一特點(diǎn)，根據(jù)歷史底檢測結(jié)果預(yù)測當(dāng)前幀的中間波束底檢測跟蹤門限。
[0029]為了提高準(zhǔn)確性，所述歷史底檢測結(jié)果采用較當(dāng)前幀最為接近的若干個(gè)歷史幀的底檢測結(jié)果，如采用當(dāng)前幀之前3幀的底檢測結(jié)果。當(dāng)前幀的中間波束底檢測門限的門限寬度可以自由設(shè)定，也可以根據(jù)地形起伏自適應(yīng)調(diào)整，例如設(shè)定自適應(yīng)跟蹤門維10%，當(dāng)深度為Η時(shí)，門限寬度為[90% Η, 110% Η]0
[0030]步驟1-2)、根據(jù)步驟1-1)所預(yù)測的跟蹤門限做中間波束底檢測，然后對底檢測結(jié)果進(jìn)行評估，在評估時(shí)，將底檢測結(jié)果中的輸出信噪比與一閾值(如10dB)進(jìn)行比較，若所述輸出信噪比高于該閾值，則評估結(jié)果合格，輸出底檢測所得到的測深結(jié)果，否則，評估結(jié)果不合格，則放棄當(dāng)前的跟蹤門限，在全量程內(nèi)重新進(jìn)行底檢測，然后根據(jù)新得到的底檢測結(jié)果重新建立跟蹤門限，然后執(zhí)行步驟2)。
[0031]步驟2)、在一幀內(nèi)，對中間波束兩側(cè)的邊緣波束分別進(jìn)行底檢測。參考圖2，該步驟可進(jìn)一步包括:
[0032]步驟2-1)、根據(jù)步驟1)的中間波束做底檢測所得到的測深結(jié)果向兩側(cè)依次遞歸估計(jì)各個(gè)邊緣波束的跟蹤門限；所述邊緣波束的跟蹤門限的寬度可以自適應(yīng)調(diào)整，當(dāng)起伏較大時(shí)門限寬度增加，當(dāng)較為平坦時(shí)門限寬度縮小。
[0033]步驟2-2)、根據(jù)步驟2-1)所預(yù)測的跟蹤門限做邊緣波束的底檢測，在某一邊緣波束的一次底檢測完成后，對底檢測結(jié)果做評估，在評估時(shí)，將底檢測結(jié)果中的輸出信噪比與一閾值(如10dB)進(jìn)行比較，若所述輸出信噪比高于該閾值，則評估結(jié)果合格，輸出該底檢測結(jié)果；如果評估結(jié)果不合格，則放棄當(dāng)前的跟蹤門限，在全量程內(nèi)重新進(jìn)行底檢測，輸出當(dāng)前波束的底檢測結(jié)果。同時(shí)，根據(jù)底檢測結(jié)果，建立跟蹤門限，用于后續(xù)邊緣波束的檢測。
[0034]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，包括: 步驟1)、在一幀內(nèi)，由歷史底檢測結(jié)果預(yù)測當(dāng)前幀的中間波束底檢測跟蹤門限，根據(jù)該中間波束底檢測跟蹤門限實(shí)現(xiàn)中間波束底檢測，然后對底檢測所得到的測深結(jié)果進(jìn)行評估； 步驟2)、由步驟1)得到的中間波束底檢測的測深結(jié)果估計(jì)各個(gè)邊緣波束的跟蹤門限，然后根據(jù)所述邊緣波束的跟蹤門限做邊緣波束的底檢測，對底檢測結(jié)果進(jìn)行評估。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，其特征在于，所述步驟1)進(jìn)一步包括: 步驟1-1)、根據(jù)歷史底檢測結(jié)果預(yù)測當(dāng)前幀的中間波束底檢測跟蹤門限； 步驟1-2)、根據(jù)步驟1-1)所預(yù)測的跟蹤門限做中間波束底檢測，然后對底檢測結(jié)果進(jìn)行評估，在評估時(shí)，將底檢測結(jié)果中的輸出信噪比與第一閾值進(jìn)行比較，若所述輸出信噪比高于該閾值，則評估結(jié)果合格，輸出底檢測所得到的測深結(jié)果，否則，評估結(jié)果不合格，放棄當(dāng)前的跟蹤門限，在全量程內(nèi)重新進(jìn)行底檢測，然后根據(jù)新得到的底檢測結(jié)果重新建立跟蹤門限，然后執(zhí)行步驟2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，其特征在于，所述歷史底檢測結(jié)果采用較當(dāng)前幀最為接近的多個(gè)歷史幀的底檢測結(jié)果。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，其特征在于，所述步驟2)進(jìn)一步包括: 步驟2-1)、根據(jù)步驟1)的中間波束做底檢測所得到的測深結(jié)果向兩側(cè)依次遞歸估計(jì)各個(gè)邊緣波束的跟蹤門限； 步驟2-2)、根據(jù)步驟2-1)所預(yù)測的跟蹤門限做邊緣波束的底檢測，在某一邊緣波束的一次底檢測完成后，對底檢測結(jié)果做評估；其中，在評估時(shí)，將底檢測結(jié)果中的輸出信噪比與第二閾值進(jìn)行比較，若所述輸出信噪比高于該閾值，則評估結(jié)果合格，輸出該底檢測結(jié)果；如果評估結(jié)果不合格，則放棄當(dāng)前的跟蹤門限，在全量程內(nèi)重新進(jìn)行底檢測，輸出當(dāng)前邊緣波束的底檢測結(jié)果，同時(shí)，根據(jù)底檢測結(jié)果，建立跟蹤門限，用于后續(xù)邊緣波束的檢測。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，其特征在于，當(dāng)起伏較大時(shí)，邊緣波束門限寬度增加，當(dāng)較為平坦時(shí)，邊緣波束門限寬度縮小。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于多波束測深系統(tǒng)的自適應(yīng)底檢測方法，包括：在一幀內(nèi)，由歷史底檢測結(jié)果預(yù)測當(dāng)前幀的中間波束底檢測跟蹤門限，根據(jù)該中間波束底檢測跟蹤門限實(shí)現(xiàn)中間波束底檢測，然后對底檢測所得到的測深結(jié)果進(jìn)行評估；由中間波束底檢測的測深結(jié)果估計(jì)各個(gè)邊緣波束的跟蹤門限，然后根據(jù)所述邊緣波束的跟蹤門限做邊緣波束的底檢測，對底檢測結(jié)果進(jìn)行評估。
【IPC分類】G01S15/89
【公開號】CN105487078
【申請?zhí)枴緾N201410475295
【發(fā)明人】劉佳, 許楓, 蔣立軍
【申請人】中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月17日