[发明专利]基于无人船的侧扫声呐系统及侧扫声呐设备数据处理方法

说明书

本公开提供了一种基于无人船的侧扫声呐系统及侧扫声呐设备数据处理方法，属于船舶技术领域。系统包括：包括船载侧子系统和岸侧子系统；船载侧子系统包括：无人船以及搭载在无人船上的无人船船控设备、侧扫声呐设备、辅助传感器和船载数据处理服务器；岸侧子系统，用于将航行测线发送给船载侧子系统；无人船船控设备，用于按照航行测线控制无人船行驶；侧扫声呐设备，用于进行海底目标测量，得到采集数据；辅助传感器，用于进行无人船的定位及姿态获取，得到定位和姿态信息；船载数据处理服务器，用于根据定位和姿态信息进行海底目标坐标转换，将采集数据中海底目标物相对侧扫声呐设备的相对坐标，转换成世界坐标系下的坐标后进行存储。

技术领域

本公开涉及船舶技术领域，尤其涉及一种基于无人船的侧扫声呐系统及侧 扫声呐设备数据处理方法。

背景技术

侧扫声呐技术利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体，可以得到连续 的有一定宽度的二维海底声图，利用侧扫声呐对一些重要港口、航道、海区地 形地貌进行测量，可以得到海底沉积物图像、地貌冲刷变化、结构物位移演变 等数据，从而为海底打捞、航道疏浚、基建设施水下部位维养等活动提供数据 支撑。

侧扫声呐技术在进行海底目标物定位时，一般是以收发换能器中心全球定 位系统(Global Positioning System，GPS)坐标为原点，根据侧扫声呐收发信号 时间差测算海底目标物坐标位置，但是无人船在工作过程中受到风浪潮的影响， 会发生纵摇、横摇、偏航等船体姿态改变，每种姿态改变都会影响侧扫声呐扫 测范围，从而影响海底目标物的定位精度。

发明内容

本公开实施例提供了一种基于无人船的侧扫声呐系统及侧扫声呐设备数据 处理方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种基于无人船的侧扫声呐系统，所述基于无人船的侧扫 声呐系统包括船载侧子系统和岸侧子系统；

所述船载侧子系统包括：无人船以及搭载在所述无人船上的无人船船控设 备、侧扫声呐设备、辅助传感器和船载数据处理服务器；

所述岸侧子系统，用于将航行测线发送给所述船载侧子系统；

所述无人船船控设备，用于按照所述航行测线控制所述无人船行驶；

所述侧扫声呐设备，用于进行海底目标测量，得到采集数据；

所述辅助传感器，用于进行所述无人船的定位及姿态获取，得到定位和姿 态信息；

所述船载数据处理服务器，用于根据所述定位和姿态信息进行海底目标坐 标转换，将所述采集数据中海底目标物相对所述侧扫声呐设备的相对坐标，转 换成世界坐标系下的坐标后进行存储。

可选地，所述船载数据处理服务器，用于：

从所述定位和姿态信息中获取所述侧扫声呐设备中收发换能器实时经度、 纬度、离海底面高度、船体实时纵摇、横摇和偏航角分别，得到所述收发换能 器在世界坐标系中的位置矩阵；

基于所述位置矩阵，利用坐标转换算法计算姿态转换矩阵；

以所述收发换能器为原点，所述无人船的航向方向为y轴，水平垂直航向 方向为x轴，垂直x、y轴方向为z轴，建立直角坐标系，确立所述海底目标在 所述直角坐标系中的位置；

利用所述姿态转换矩阵对所述海底目标物的坐标进行修正，得到所述海底 目标在所述直角坐标系中的修正坐标；

基于所述修正坐标换算出所述海底目标在世界坐标下的位置；

基于所述海底目标在世界坐标下的位置计算所述海底目标在世界坐标下的 角度信息。

可选地，所述船载侧子系统还包括：