[发明专利]一种近底多波束坐标转换处理方法

说明书

本发明公开了一种近底多波束坐标转换处理方法，属于海底地形观测技术领域，包括如下步骤：S1、采用同心双曲线相交的多波束测深归位算法，构建虚拟换能器坐标系，记录多波束收发换能器瞬时状态向量，迁移两向量重合发射波束与接收波束；S2、将发射波束和接收波束能量以两个顶点相同的规则圆锥面表示，波束脚印为两圆锥面在海底投影形成的两个相交双曲线的交点。本发明实现了精确快速的近底多波束数据获取、误差修正以及坐标转换，采用同心双曲线相交多波束测深归位算法，并采取结合波束发射时刻与接收波束时刻进行各种误差的修正，数据处理流程更加符合实际，并且数据处理流程更加高效，提高了近底多波束测深数据结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及海底地形观测技术领域，更具体地说，涉及一种近底多波束坐标转换处理方法。

背景技术

近底多波束测深系统是海洋探测中极为重要的探测手段之一，它能一次给出与航线相垂直的平面内数百乃至上千测点的水深值。

由于海洋环境以及测量环境的复杂性，多波束测深系统所采集的测深数据含有各种误差，这些误差主要来于测量船的不稳定性，各种坐标系统进行转换时各种参数的非实时性，声线跟踪时模型的误差等，单一地对上述误差进行修正效率低且精度不高，无法满足大批量多波束测深数据的编辑要求，因此，有必要研究一种高效、系统的一种近底多波束坐标转换处理方法。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种近底多波束坐标转换处理方法。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种近底多波束坐标转换处理方法，包括如下步骤：

S1、采用同心双曲线相交的多波束测深归位算法，构建虚拟换能器坐标系，记录多波束收发换能器瞬时状态向量，迁移两向量重合发射波束与接收波束；

S2、将发射波束和接收波束能量以两个顶点相同的规则圆锥面表示，波束脚印为两圆锥面在海底投影形成的两个相交双曲线的交点，求解相交双曲线方程获得波束脚印坐标；

S3、综合波束导向角、换能器安装偏差角和瞬时姿态角等信息，计算出波束精确三维入射向量，进行声线跟踪，将波束脚印表达在局部坐标系下；

S4、通过GNSS偏心改正、动态延迟改正及坐标归算过程，得出波束脚印在当地水平坐标系下的绝对位置，通过旋转、平移等将当地水平坐标系下波束脚印坐标转换到地理坐标系下以及某一深度基准面下水深。

作为本发明的一种优选方案，其具体步骤为：使用换能器安装偏差角和瞬时姿态角计算收发换能器状态向量共涉及12个角度，所述12个角度分别为3个发射换能器安装偏差角、3个接收换能器安装偏差角、3个波束发射时刻的瞬时姿态角以及3个波束接收时刻的瞬时姿态角；以计算发射时刻的发射换能器状态向量设定一个理想的单位向量，该向量完美沿测船X轴指向，分别使用发射换能器安装偏差角以及发射时刻的姿态角旋转理想矢量，其计算方式如下：

依据式公式1和公式2对两状态向量进行向量积计算，完成虚拟换能器坐标系构建：

作为本发明的一种优选方案，在步骤S2中，其具体步骤为：以双曲线参数方程形式分别对发射和接收双曲线进行定义：

x_t＝a_t*cosht₁，y_t＝b_t·sinht₁ (公式4)