理论教育 水下地形测量:图像目标位置的确定

水下地形测量:图像目标位置的确定

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:目标判读之后还要对其地理位置进行确定,有条件时还需估计目标的高度。通过拖鱼的位置、拖鱼和目标的相对位置关系,经过换算即可实现对海底目标的定位;目标的高度可通过声呐的几何关系来表达。声呐图像除了可以直观地给出目标形象之外,还可以计算目标的形状、尺寸和深度等几何信息。

水下地形测量:图像目标位置的确定

目标判读之后还要对其地理位置进行确定,有条件时还需估计目标的高度。通过拖鱼的位置、拖鱼和目标的相对位置关系,经过换算即可实现对海底目标的定位;目标的高度可通过声呐的几何关系来表达。

声呐图像除了可以直观地给出目标形象之外,还可以计算目标的形状、尺寸和深度等几何信息。不管拖鱼采用拖曳式还是舷挂式的安装方式,根据测船导航位置、拖缆长度、拖鱼入水深度或拖鱼偏移量等信息,可以较容易地估算出拖鱼的瞬时位置。

海上作业受外界环境影响大,其中风影响船的航向和姿态,海流还会对拖缆、拖鱼产生影响。实验证明,潮流的影响远大于风的影响。因此,拖曳式作业时如果风、流较大,应进行风流压差角改正。

如图7-31所示,目标阴影的长度为Rot,换能器中心至海底的垂直距离为Hf,波束到达目标的斜距为Rfo,目标到达换能器中心垂线的水平距离为S,设测船航向为A,位置为(x,y),采用一级近似,则目标的高度H0和位置(xop,yop)为:

图7-31 换能器与目标的位置关系

(www.daowen.com)

其中,根据图像中目标的大小d,结合图示比例Scale,实际目标的尺寸d实际为:

上述通过拖鱼来计算目标的位置,其精度还受拖鱼本身位置精度的影响,除了风、流外,还有声速误差、船位误差、拖缆的弹性误差等。如果测船和拖鱼之间配置有水声定位系统,例如水下超短基线定位系统(USBL),可以更准确地得到拖鱼的位置;如果拖鱼再配置有高精度姿态传感器,给拖鱼提供更准确的瞬时姿态,则大大改善声图中目标的定位精度。由于增加了传感器,系统成本较高,这种方式主要应用于深拖系统,如图7-32所示。

图7-32 水下定位系统与侧扫声呐组合测量示意图

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