一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115469315A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202211359819.8(22)申请日2022.11.02(71)申请人广东智能无人系统研究院地址511458广东省广州市南沙区海滨路1121号C栋305(72)发明人王磊(74)专利代理机构广东南越商专知识产权代理有限公司44809专利代理师熊雯刘琪(51)Int.Cl.G01S15/89(2006.01)G01S7/52(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图6页(54)发明名称一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法(57)摘要本发明公开了一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法。倾斜侧扫声纳的湿端安装于平台（水下航行器或拖体）的艏部位置，由两组倾斜布置的高频换能器构成。随着平台前向运动，两组高频换能器同步发射正交脉冲，发射波束在声纳前下方水底形成交叉形扫描线，由这两组波束扫描线对声纳下方的区域进行扫测成像。在水底扫测作业时，倾斜侧扫声纳可以与常规侧扫声纳协同工作，在水底平面网格上实现图像综合，得到无盲区的扫测图像。本发明与多波束测深、前视声纳等其他测底方法比较，系统易于实现，成本低、图像综合方法简单，图像质量高、一致性好，可有效消除常规侧扫声纳底部的图像盲区。CN115469315ACN115469315A权利要求书1/1页1.一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法，通过处理多部声纳的扫测图像形成无盲区的侧扫图像，所述多部声纳设置在水下声纳平台上，其特征在于，所述多部声纳中包括至少一部倾斜侧扫声纳，所述倾斜侧扫声纳的发射波束在声纳前下方水底平面上形成倾斜的扫描线，所述倾斜侧扫声纳的扫描线与水下声纳平台的航线方向具有固定的倾斜角，并且，所述扫描线与水下声纳平台的航线在水底的投影线相交；所述倾斜侧扫声纳的发射波束是由两组倾斜布置的高频换能器产生，所述高频换能器安装于水下声纳平台的艏部位置；所述高频换能器的指向角为：;其中，α为声纳波束平面与水底面的夹角，β是扫描线与水下声纳平台航线的夹角。2.根据权利要求1所述的声纳成像方法，其特征在于，所述两组倾斜布置的高频换能器发射的扫测脉冲采用正交波形，并且同步发射。3.根据权利要求1所述的声纳成像方法，其特征在于，所述多部声纳中包括至少一部常规侧扫声纳，所述倾斜侧扫声纳与常规侧扫声纳组合，共同完成无盲区侧扫成像，所述倾斜侧扫声纳与常规侧扫声纳的发射脉冲同步，发射帧率N:1，N为大于等于1的整数。4.根据权利要求3所述的声纳成像方法，其特征在于，设置在单侧的倾斜侧扫声纳的波束开角能够使扫描线完整覆盖L1与L2之间区域，其中，L1为水下声纳平台的航线在水底平面的投影线，L2为常规侧扫声纳产生的条带两边中的近端线。5.根据权利要求3所述的声纳成像方法，其特征在于，包括如下图像处理步骤：1）由单侧的倾斜侧扫声纳输出得到初始伪距图像，对接收到的数据进行信号处理；2）由单侧的初始伪距图像得到水底坐标的扫描图像，通过对四边形数据点进行双线性插值，得到水底坐标网格的图像；3）由单侧的常规侧扫声纳输出得到初始伪距图像，通过双线性插值得到水底坐标网格的插值图像；4）在水底平面上，对单侧的常规侧扫声纳与单侧的倾斜侧扫声纳的扫描条带重叠区域进行图像组合，对比两组声纳在水底网格点处的分辨单元面积，选择面积小的声纳的图像点作为重叠区域的组合图像输出；5）按水底平面网格对双侧图像进行组合，得到无盲区扫测图像。6.根据权利要求5所述的声纳成像方法，其特征在于，所述对接收到的数据进行的信号处理包括IQ解调，基带匹配滤波、信号幅度均衡。2CN115469315A说明书1/8页一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法技术领域[0001]本发明涉及侧扫声纳技术领域，具体为一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法。背景技术[0002]侧扫声纳是目前广泛应用的水底地貌测量仪器。如图1所示，侧扫声纳在垂直于航向方向形成两个窄波束（波束开角为θH），一般为0.5°左右或更小，通过水底反射回波的强度变化得到地貌特征。侧扫声纳一次发射接收可以得到一条扫描线，扫描线的长度由声纳距水底高度和垂直方向开角θV决定，垂直方向开角较大，一般为30°～50°。声纳沿航线移动过程中多次测量可以得到连续的二维水底图像，由于图像分辨率高，在海洋测绘、地质调查、工程勘探以及水下沉船沉物搜索等方面具有广泛的应用价值。[0003]图1可见，现有侧扫声纳方法声纳正下方区域存在扫测盲区，该盲区不能通过增加垂直开角θV予以消除。另一方面，从图3的侧扫声纳回波与水底结构的对应关系可见，对于下方水底的凸起①②的测量，由于声程差很小，不能在回波序列中进行有效区分，导致近距离测量的精度不高。目前，工程上采用重复扫测方式克服盲区，对双侧工作方式的侧扫声纳而