[发明专利]一种3D水下声波扫描成像方法

说明书

本发明公开了一种3D水下声波扫描成像方法，安装发射天线和接收天线，并利用所述接收天线接收根据所述发射天线发出发射信号产生的多个反射信号；对所述反射信号进行预处理，根据预处理后的所述反射信号计算出对应的幅度值、相位值和到达方向；利用设定的卡尔曼滤波器对所述反射信号中的关键点进行迭代滤波，并根据接收的调整指令对所述发射天线和所述接收天线进行调整；直至接收到的所述调整指令次数大于预设的循环数，并对得到的底部地形进行显示和可视化，使得在清洁或悬浮液条件下，减少深度测量误差。

技术领域

本发明涉及声纳技术领域，尤其涉及一种3D水下声波扫描成像方法。

背景技术

即使在清澈的水中，光学系统的视距范围也为10-15米，在沿海地区或河流的情况下为0.5-1米。为了寻找下沉的物体，检查底部的当前状态，分析底部的管道状态，有必要对大面积区域进行实时检查。因此，唯一适合测量的物理场是水声场。

众所周知的2D测量声纳，例如Teledyne Blueview M900系列，它们能够形成平坦的图像，以显示来自水中物体的反射的亮度。这种声纳类似于侧视扫描声纳，并且由于只能测量到反射物体的距离，因此无法测量深度。

目前，用于形成水下物体的3D图像的已知系统是多波束回声测深仪的软件扩展，缺乏用于确定来自固定容器的水区域的深度图的方法，并且在浆液悬浮条件下工作时在确定深度方面存在误差，同时，缺乏对悬浮液密度跳跃的过滤，因此，在悬浮液条件下进行工作时，确定深度存在误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D水下声波扫描成像方法，在清洁或悬浮液条件下，减少深度测量误差。

为实现上述目的，本发明提供了一种3D水下声波扫描成像方法，包括以下步骤：

安装发射天线和接收天线，并利用所述接收天线接收根据所述发射天线发出发射信号产生的多个反射信号；

对所述反射信号进行预处理，根据预处理后的所述反射信号计算出对应的幅度值、相位值和到达方向；

利用设定的卡尔曼滤波器对所述反射信号中的关键点进行迭代滤波，并根据接收的调整指令对所述发射天线和所述接收天线进行调整；

直至接收到的所述调整指令次数大于预设的循环数，并对得到的底部地形进行显示和可视化。

其中，对所述反射信号进行预处理，根据预处理后的所述反射信号计算出对应的幅度值、相位值和到达方向，包括：

对所述反射信号进行放大和数字化转换，并利用希尔伯特换能器形成解析信号；

根据所述解析信号隔离出所述反射信号中的每个临界点的幅度值、相位值和到达方向，其中，每个所述临界点为所述反射信号中的每个离散值。

其中，根据所述解析信号隔离出所述反射信号中的每个临界点的幅度值、相位值和到达方向，包括：

根据所述解析信号隔离出每个所述临界点对应的幅度值和所述相位值；

根据相邻两个接收信号之间的两个所述相位值之间的差值计算出对应的延迟距离和到达方向。

其中，利用设定的卡尔曼滤波器对所述反射信号中的关键点进行迭代滤波，并根据接收的调整指令对所述发射天线和所述接收天线进行调整，包括：

利用基于正交外推算法的卡尔曼滤波器对所述反射信号中的临界点进行迭代滤波，并在滤波完成后，发出调整指令；

接收所述调整指令，并根据所述调整指令对所述发射天线和所述接收天线进行参数调整或旋转设定角度。

其中，利用设定的卡尔曼滤波器对所述反射信号中的关键点进行迭代滤波，并根据接收的调整指令对所述发射天线和所述接收天线进行调整之后，所述方法还包括：

对滤波删除假点后得到的关键点进行收集，得到关键点集合。