多波束勘測(cè)系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)-資料下載頁
2025-06-16 01:46本頁面
【正文】 幅度檢測(cè)和相位檢測(cè)。當(dāng)入射角小時(shí)，回波幅度高，持續(xù)時(shí)間短；當(dāng)入射角變得十分大時(shí)，回波幅度低且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，但波束間的相位差變大，故振幅檢測(cè)對(duì)于中間波束傳播時(shí)間的檢測(cè)具有較高的精度，而對(duì)邊沿波束的檢測(cè)精度較差，而相位檢測(cè)正好相反。精密多波束測(cè)深系統(tǒng)利用相位檢測(cè)用于邊沿波束檢測(cè)，振幅檢測(cè)用于中間波束檢測(cè)，由系統(tǒng)取舍。這樣，在可保證每個(gè)波束檢測(cè)精度的同時(shí)，又可保證整個(gè)波束的檢測(cè)精度一致，從而達(dá)到波束旅行時(shí)高精度測(cè)定的目的[1] [2]。BDI（Bearing Direction Indicator－方位指示）和WMT（Weighted Mean Time－加權(quán)平均時(shí)間）是兩種不同的計(jì)算波束到達(dá)角和旅行時(shí)的方法。BDI試圖先定位每個(gè)波束回波的方向即到達(dá)角，然后再精確計(jì)算旅行時(shí)；而WMT先固定每個(gè)波束中心為到達(dá)角，然后再精確計(jì)算出每個(gè)回波的旅行時(shí)[3] [4] [5]。為方便后續(xù)問題的展開，下面簡(jiǎn)要介紹它們的原理。BDI處理方法在一個(gè)發(fā)射接收周期（ping）內(nèi)，波束形成采用的FFT處理方法中的數(shù)據(jù)可表示為矩陣的形式，設(shè)一個(gè)周期內(nèi)包含M個(gè)時(shí)間片（time slice），每個(gè)時(shí)間片分別表示為t1，t2，…，tM，相對(duì)的時(shí)間周期起點(diǎn)為t0。設(shè)有N個(gè)波束，每個(gè)時(shí)間片則可觀測(cè)N個(gè)幅度值，θ1，θ2，…，θN，如圖1所示。時(shí)間片波束角回波幅度一個(gè)發(fā)射接收周期圖1 單ping回波強(qiáng)度矩陣為了防止旁瓣或海底混響等其它因素引起的回波噪聲，對(duì)于每個(gè)時(shí)間片，使用一個(gè)動(dòng)態(tài)閾值，也叫檢測(cè)門限，高于閾值的幅度接受，低于閾值的幅度視為噪聲。閾值由旁瓣水平和噪聲水平?jīng)Q定，每個(gè)時(shí)間片均不同[3]。將高于閾值的幅度值進(jìn)行擬合，求得幅度的極大值，同時(shí)記下相應(yīng)的角度值，就是該時(shí)間片對(duì)應(yīng)的DOA，對(duì)于如圖2所示。這樣，每個(gè)幅度極大值對(duì)應(yīng)另外兩個(gè)數(shù)據(jù)：角度和時(shí)間。這3個(gè)數(shù)反映了波束發(fā)射到接收的過程，以擊中（hit）表示，即每個(gè)擊中用這3個(gè)數(shù)據(jù)表示。圖2 單時(shí)間片中精確角度的估計(jì)如圖3（取自文獻(xiàn)3）所示，在一個(gè)發(fā)射接收周期內(nèi)，將所有的擊中以角度和時(shí)間表示出來，在每個(gè)波束范圍內(nèi)，計(jì)算平均時(shí)間tmean和方差σ，保留與tmean相差1倍σ內(nèi)的擊中，最后根據(jù)幅度加權(quán)計(jì)算出每個(gè)波束的DOA和TOA[3]，圖中表示為和。為了問題的簡(jiǎn)化，本文沒有考慮姿態(tài)補(bǔ)償。 （1） （2） 圖3 幅度加權(quán)平均的DOA和TOA 圖4 參與計(jì)算的幅度值WMT處理方法WMT首先固定一系列的波束角，這些波束角已經(jīng)進(jìn)行了姿態(tài)補(bǔ)償。然后計(jì)算出每個(gè)波束角的精確的TOA。固定的波束角往往并不在波束軸中心。在每個(gè)時(shí)間片，都可得到每個(gè)固定角的幅度值，在整個(gè)發(fā)射接收周期內(nèi)，可得到每個(gè)固定角的時(shí)序觀測(cè)的幅度值，使用開始、結(jié)束門限和動(dòng)態(tài)閾值，就可得到最后計(jì)算TOA需要的幅度值，然后按幅度加權(quán)就可得到精確的TOA，如圖4（取自文獻(xiàn)3）所示，圖中粗線即為計(jì)算TOA保留的幅度值，處于開始門、結(jié)束門外和動(dòng)態(tài)閾值下的均被忽略，最后的TOA計(jì)算同式（2）。具體是選擇BDI還是WMT處理方法，要根據(jù)具體情況對(duì)待。對(duì)于鏡面反射，反射強(qiáng)度大，回波脈沖尖，持續(xù)時(shí)間短，此時(shí)BDI就不太適用，因?yàn)楹茈y準(zhǔn)確地計(jì)算回波的角度，因而采用WMT方法；相反，在非鏡面區(qū)，反射強(qiáng)度小，回波脈沖平緩，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，此時(shí)WMT就不太適用，因?yàn)楹茈y準(zhǔn)確地計(jì)算回波時(shí)間，因而采用BDI方法[3] [4] [5]。1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒有限制你發(fā)揮的藩籬。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管是陰晴圓缺，你都可以免去浮躁，義無反顧，勇往直前，輕松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些時(shí)間，總會(huì)看清一些事。用一些事情，總會(huì)看清一些人。有時(shí)候覺得自己像個(gè)神經(jīng)病。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。努力過后，才知道許多事情，堅(jiān)持堅(jiān)持，就過來了。4. 歲月是無情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。歲月是有情的，假如你奉獻(xiàn)給她的是一些色彩，它奉獻(xiàn)給你的也是一些色彩。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無力。只有你自己才能把歲月描畫成一幅難以忘懷的人生畫卷。學(xué)習(xí)參
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