多波束测深声纳“伪系统误差”分析与消除方法研究

多波束测深声纳的测量精度是衡量其性能和可用性的最重要指标，如果测量精度不能保证将导致其测量结果可信度下降、造成测量成本浪费等消极影响。由于事实上不能提供公认的高于多波束测深声纳测量精度的仪器，如何考核和评价多波束测深声纳的测量精度或者研究消除误差的方法正在成为人们普遍关注的科学问题。本项目重点研究了三类严重制约测量精度提高且来源于多波束测深系统本身的所谓"系统误差"，通过对该误差产生原因的分析定义其为"伪系统误差"，并提出了有针对性的消除方法。主要研究内容包括：(1)基阵指向性导致的误差分析及其消除方法研究；(2)外部环境干扰导致的误差分析及其消除方法研究；(3)深度检测算法导致的误差分析及其消除方法研究；(4)三种"伪系统误差"消除方法的试验数据重处理验证。本项目的研究成果不仅可以提高多波束测深声纳的测量精度，而且为测量精度考核提供理论参考，并为其它声学探测设备研制与性能考核提供借鉴。

多波束测深声纳的测量精度是衡量其性能和可用性的最重要指标，如果测量精度不能保证将导致其测量结果可信度下降、造成测量成本浪费等消极影响。由于事实上不能提供公认的高于多波束测深声纳测量精度的仪器，如何考核和评价多波束测深声纳的测量精度或者研究消除误差的方法正在成为人们普遍关注的科学问题。本项目重点研究了三类严重制约测量精度提高且来源于多波束测深系统本身的误差因素，分析了误差的产生原因并给出了相应的解决方法。具体包括：针对基阵指向性导致的误差，基于snippet方法，给出了对回波强度时间序列进行基阵指向性补偿的步骤；针对水面二次回波导致的误差，给出了基于几何模型和基于频域特性滤波的两种处理方法；针对深度检测算法导致的误差，推导并验证了海底混响统计模型，以便于在实验室可控条件下完成对各种不同深度检测算法的研究和定量评估，另外还结合混响模型提出了分布源深度检测新算法；最后通过自研多波束测深系统采集的外场试验数据的重处理验证了上述这些方法的有效性。除了预期研究内容外，项目还结合工程实践中遇到的条带外侧信噪比低的问题，紧跟国外多波束测深声纳发展趋势，对宽带多波束测深声纳相关信号处理技术进行了初步的计算机仿真和试验研究。项目研究成果包括：发表期刊论文7篇、会议论文3篇，被SCI检索1篇、EI检索8篇；获得国家发明专利授权1项；培养博士生3名，硕士生2名；支撑获得省部级科技奖项3项。