[发明专利]一种具备多条带模式的深水多波束测深方法及系统

权利要求书

1.一种具备多条带模式的深水多波束测深方法，基于安装在船底的换能器阵、惯性导航单元和GNSS接收机实现，所述换能器阵为T形阵，包括二维平面发射阵和一维平面接收阵；所述方法包括：

根据待发射的波束角宽、换能器阵的航行速度和测深条带覆盖宽度计算得到发射条带数目；

根据设定的覆盖模式，由发射条带数目计算得到每个发射条带的发射角度；

根据每个发射条带的发射角度和垂直航行方向的发射角度确定发射波束方向矢量，再基于全姿态发射波束稳定算法，得到发射阵各发射基元的发射延时；

根据发射条带数目和每个发射条带设定的扇区数目，采用频分复用和时分复用相结合的形式，发射阵按照发射条带的每个扇区以设定频率循环发射波束，并且每个发射基元根据发射延时按预定时间发射；

由接收阵接收定向发射波束；

通过滤波获得各发射条带各扇区对应的接收信号，进行接收横摇稳定的波束形成，将各波束数据按条带进行组合，按条带循环进行测深、水体和侧扫的计算，得到测深结果；

设船底的龙骨方向为X方向，垂直于龙骨方向为Y方向，所述二维平面发射阵的长轴沿龙骨方向安装于船底，二维平面发射阵X和Y方向上的基元个数分别为M和N，基元间隔分别为d_x和d_y；

所述一维平面接收阵为均匀线阵，垂直于龙骨方向安装于船底，接收阵的基元个数为K，基元间隔为d_k；

所述根据设定的覆盖模式，由发射条带数目计算得到每个发射条带的发射角度；具体为：

所述设定的覆盖模式包括固定角度覆盖、等角覆盖和等距覆盖；

当覆盖模式为固定角度覆盖时，各个条带的发射角度p为固定角度值；

当覆盖模式为等角覆盖时，根据水深D，换能器阵的航行速度v，双侧覆盖宽度为n倍水深，发射条带数目N，由下式得到等角覆盖模式下各个条带的发射角度p为：

当覆盖模式为等距覆盖时，由下式得到等距覆盖模式下各个条带的发射角度p为：

其中，t为一次发射和接收所需时间，

所述根据每个发射条带的发射角度和垂直航行方向的发射角度确定发射波束方向矢量，再基于全姿态发射波束稳定算法，得到发射阵各发射基元的发射延时；具体为：

根据本地地理坐标系下各个发射条带的发射角度p，设向前发射为正，垂直航行方向的发射角度为β，设向右舷发射为正，由下式得到本地地理坐标系下发射波束方向矢量为：

发射阵在载体坐标系下X和Y方向单位矢量分别为和X和Y方向上的基元个数分别为M和N，发射时刻船艏方向为H，船艏稳定方向为H′，艏摇α＝H-H′，纵倾P，横摇R，则X方向上的相控角θ_x为：

Y方向上的相控角θ_y为：

其中，Γ′为坐标旋转矩阵：

由下式得到发射基元P_m,n,1≤m≤M,1≤n≤N相对于参考点的延时τ_m,n为：

其中，c为声速。