多波束条带测深系统数据后置处理技术研究

论文题目: 多波束条带测深系统数据后置处理技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 水声工程

作者: 王向红

导师: 杨士莪

关键词: 多波束测深,数字海图,拼图技术,后置处理

文献来源: 哈尔滨工程大学

发表年度: 2005

论文摘要: 多波束条带测深系统是一种具有高效率、高精度、高分辨率的海底地形测量先进设备。经哈尔滨工程大学水声研究所几年的精心开发研制，终于推出了国内首台多波束条带测深仪。本文是以此为基础，对有关技术进行了深入的研究。多波束测深系统急需解决的问题是设备的小型化。作者针对此问题，提出了小型化的设计方案并解决了设计中的关键技术；同时对多波束测深设备的数据后置处理系统做了深入的研究，并系统地论述了测深数据误差分析及判别、数据平滑处理、声线修正技术、潮汐改正技术、坐标变换、数字海图的生成以及图像增强等方面的理论。国产第一套多波束条带测深系统的推出，标志着我国海洋测深技术已进入多波束测深时代，但该系统还存在着体积较大，安装携带困难的问题。因此，作者对多波束条带测深系统小型化的优化方案和应用中的关键技术在论文中进行了论述。多波束条带测深系统是一个汇集了多种高新技术的系统，它需要实时积累各种相关的数据资料。在采集数据时，会存在各种误差和环境干扰，因此选用合理的方法消除误差、优化处理，得到准确的测量结果，是多波束测量系统后置处理的核心任务。本文着重对测深数据进行误差分析，提出相应的判别准则；并对多种数据平滑处理的方法加以比较，最终编制出了适合多波束测深系统的平滑处理方法；此外对声线修正、潮汐修正和坐标变换进行了深入探讨，这些技术已在实践中得到验证和应用。将经过处理后得到的海底地形采样点数据，形成符合海道测量规范的水深透写图、等深线图以及具有真实感的三维立体地形图的过程就是数字海图的生成。本文详细阐述了数字海图成图的基本原理和基本方法，并解决了水深透写图、等深线图生成过程中用到的关键技术问题。重点分析了海底三维地形图的光照模型和颜色模型及其技术实现，使三维地形图更加直观逼真地

论文目录:

第1章绪论

1.1 概述

1.2 国内外发展历史及现状

1.3 选题背景及论文主要研究内容

第2章多波束条带测深系统组成及工作原理

2.1 国产第一套多波束条带测深系统组成

2.2 国产第一套条带测深系统测深原理

2.3 国产第一套多波束条带测深系统工作原理

2.3.1 “V”型阵结构

2.3.2 米尔斯交叉阵工作原理

2.3.3 实时处理分系统工作原理

2.3.4 测深数据的定位与修正原理

2.3.5 后置处理与拼图分系统工作原理

2.4 便携式条带测深系统方案设计

2.4.1 系统组成

2.4.2 系统设计指标

2.4.3 方位旋转发射(RDT)

2.4.4 信号脉宽

2.4.5 系统基阵设计

2.4.6 声纳方程

2.4.7 声源级 SL

2.4.8 接收机指标设计

2.4.9 发射机指标设计

2.4.10 深度解算

2.4.11 系统设计中的关键技术

2.5 本章小结

第3章多波束数据的后置处理方法

3.1 引言

3.2 多波束数据的预处理技术

3.2.1 粗大误差

3.2.2 空间数据平滑

3.3 数据质量的优化处理

3.3.1 声速修正的后处理方法

3.3.2 定位数据的优化处理

3.3.3 潮位的精确改正

3.4 网格化处理和分析

3.4.1 网格插值算法

3.4.2 多波束数据网格插值方法

3.5 坐标系统及其转换

3.5.1 地球空间模型描述

3.5.2 地球投影的基本问题

3.5.3 常用地图投影与大地坐标间的转换

3.6 本章小结

第4章数字海图成图技术研究

4.1 概述

4.2 平面等深线图

4.2.1 区域网格化与网格点数值化

4.2.2 等深点的寻找

4.2.3 等深线的追踪

4.2.4 等深线的平滑和标记

4.3 真实感地形图的绘制

4.3.1 简单光照模型

4.3.2 明暗处理方法

4.3.3 阴影产生技术

4.3.4 整体光照模型与光线跟踪

4.3.5 纹理处理

4.3.6 颜色

4.3.7 OpenGL中真实感图形的生成

4.4 图像增强

4.4.1 彩色空间的变换

4.4.2 饱和度直方图均衡化

4.4.3 亮度直方图修正

4.4.4 CY空间到RGB空间的转化

4.5 海试数据处理结果

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历

发布时间: 2006-10-13

参考文献

[1].短基线定位关键技术研究[D]. 李壮.哈尔滨工程大学2013

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