[发明专利]多波束声纳回波图像地形校正方法

权利要求书

1.一种多波束声纳回波图像地形较正方法，其特征在于通过多波束同时获得回波图像和水下测深数据，根据水下测深数据构建水下数据高程模型，然后计算回波图像中每个像元对应的波束入射角，建立回波图像与波束入射角之间定量关系的数理模型，对回波图像进行地形较正，消除地形对其的影响；具体操作步骤如下：

(1)在通过多波束获得回波图像时，同时测取测深数据；

(2)根据水下测深数据建立数字高程模型DEM；

(3)对回波图像和数字高程模型DEM进行匹配；

(4)逐点计算回波图像上各点的波束入射角；

(5)计算任意波束入射倾斜地表时获取的回波强度；

(6)模拟波束垂直入射对应水平地表时获取的回波强度；

(7)根据步骤(5)和(6)，对回波图像进行地形较正；

(8)输出地形较正后的回波图像。

2.根据权利要求1所述的多波束声纳回波图像地形较正方法，其特征在于所述步骤(4)中逐点计算回波图像上各点的波束入射角的具体计算方法如下：

设回波图像中某一像元P_i，j，i，j为像元在图像中的行列号，波束入射角为：

cosi＝cosαcosθ+sinαsinθcos(β-ω)

式中，α为坡度角，β为坡向角，它们可以利用多波束系统同步获取的水下测深数据计算得到；该像元P_i，j对应的声纳波束入射高度角为θ；波束方位角为ω；对于垂直发射的中心波束，波束方位角为0°；其它倾斜发射的波束，其方位角分别右船舷为90°或左船舷为180°；

所述声纳入射高度角θ由多波束系统的发射开角和水下的声速共同确定：

式中，c₀和c_n分别为波束发射时和到达河床时对应的声速。

3.根据权利要求1所述的多波束声纳图像地形较正方法，其特征在于所述步骤(5)中计算任意波束入射倾斜地表时获取的回波强度的方法如下：

任意声纳波束到达倾斜地表的入射强度I_in为：

I_in＝I₀dAcosi/r²

式中，I₀为波束的发射声强，r为射程；dA表示波束照射的海底面积；

当声强入射到水下表面时，声强被粗糙的海底表面散射到各个方向，此时的后向散射声强I_out为

I_out＝usinλcosiI₀dA/r²

其中，I_out为后向散射强度，u为比例常数，λ是后向散射方向的方位角；假设声纳系统收发同置，则λ＝i，散射声强按原方向返回后，声纳获取的回波强度I_recived-T为：

I_recived-T＝uI₀dAcos²i/r⁴。