[发明专利]一种空间数据的表达与快速显示方法

权利要求书

1.一种空间数据的表达与快速显示方法，具体为一种多波束测深系统，其特征在于，包括多波束声学系统、辅助系统和数据终端系统三个子系统；

多波束声学系统包括多波束发射接收换能器和信号控制处理电子系统；辅助系统包括提供测量船舶坐标的GPS卫星定位系统，测量船横摇、纵摇、艏向、升沉数据等的一体化罗经和运动传感器，所测水域声速剖面信息的声速剖面仪等；数据终端系统主要包含数据的采集、处理、显示和输出软件；

多波束声学系统和辅助系统分别将数据传送至数据终端系统，数据终端系统进行运算和处理，最终显示出水下地形曲面图。

2.根据权利要求1所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述换能器安装于船舷一侧并固定好，一体化罗经安装在靠近测量船重心位置处并固定好，指示方向应与船首方向一致，GPS接收机天线安装在船舶高处且视野开阔的地方。

3.根据权利要求2所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述设备安装完成后，需要精确地测量出各设备之间的距离，推算它们在整个系统中的相对位置，从而将这些设备置于同一个坐标系下，以完成后处理的统一解算。

4.根据权利要求1所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述多波束测深系统通过发射波束与接收波束，利用往返回波的时间确定斜距并得到精确的水深数据，进而在辅助测量系统GPS的帮助下获得水下波束的空间位置。

5.根据权利要求4所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述多波束测深系统通过换能器的发射波束模块在水中发射声波，接收波束模块获取相应的反射波，进而得到从发射声波到反射波的时间，然后利用时间差来计算水深。

6.根据权利要求5所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述换能器的储能元件为一种压电复合材料，通过下述方法制备：

陶瓷粉末的制备：a.将压电陶瓷材料研磨粉碎，过400目分子筛，得到粒径不大于38μm的压电陶瓷粉；b.将制备得到的压电陶瓷粉分散在乙醇中超声清洗5min～30min后在120℃下干燥1h，待用；

复合相的制备：a.先取少量聚合物材料分散于N，N-二甲基甲酰胺中，得到聚合物极稀溶液，将上述制得的压电陶瓷粉末加入极稀溶液中，搅拌混合均匀，得到复合相极稀溶液；b.将剩余聚合物材料分散于N，N-二甲基甲酰胺中，得到聚合物浓溶液；c.将聚合物浓溶液逐步加入复合相极稀溶液中，并不断搅拌，混合均匀；d.干燥去除溶剂后进行热压成型，制得厚度为0.1mm的压电复合材料；

极化：用较稀的银浆在试样两面均匀地涂成电极后,在硅油浴中进行极化,极化温度为120℃,极化电场为5～25MV/m,极化时间为0.5h。

7.根据权利要求7所述所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述压电陶瓷材料为钛酸钡、钛酸铅或锆钛酸铅(PZT)中的一种，优选地为PZT；聚合物材料为聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龙或环氧树脂中的一种，优选地为PVDF。

8.根据权利要求7或8所述所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，所述压电陶瓷材料占聚偏氟乙烯与压电陶瓷材料体积之和的50％～80％；所述聚合物极稀溶液中聚合物与溶剂质量比为1:5～1:30，聚合物浓溶液中聚合物与溶剂质量比为1:5～1:10。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种空间数据的表达与快速显示方法，其特征在于，通过下述方法获取水下地形图：多波束测深系统采集水下声速数据，并转化为水深数据，通过辅助系统采集的定位和姿态数据，将多波束测深系统测量获得的数据体现在地理坐标系下；数据终端系统实现多波束数据分析、滤波、数据合并，生成水下地形曲面图等，得到完整的水深分布数据，并可以输出多种数据格式的数字地形图。