多波束測深系統(tǒng)國內(nèi)現(xiàn)狀研究

張俊明,戴秀杰,金黎云

（青島地球軟件技術(shù)有限公司,山東 青島 266555）

多波束測深系統(tǒng)國內(nèi)現(xiàn)狀研究

張俊明,戴秀杰,金黎云

（青島地球軟件技術(shù)有限公司,山東 青島 266555）

闡述國內(nèi)多波束系統(tǒng)的現(xiàn)狀、與國外對比及分析?？傮w來說國外該系統(tǒng)的研制基本成熟，國內(nèi)的研制技術(shù)有待提高，從而打破國外壟斷和限制。

海深測;多波束測深系統(tǒng);國內(nèi)發(fā)展

1 引言

不同于單波束測深系統(tǒng)，多波束測深系統(tǒng)可在測量斷面內(nèi)形成十幾個至上百個測深點，幾百個甚至上千個回向散射強度數(shù)據(jù)，從而保證了較寬的掃幅和較高的測點密度；另一方面，較窄的波束、先進的檢測技術(shù)和精密的聲線改正方法的采用，也確保了測點船體坐標的歸位計算精度，因而多波束測深具有全覆蓋、高精度、高密度和高效率的特點。因此，多波束測深系統(tǒng)正日益受到海道測量同行的認可，并在實際生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。多波束測深系統(tǒng)是一種由多傳感器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)自身性能、輔助傳感器性能和數(shù)據(jù)處理方法，對于系統(tǒng)的野外數(shù)據(jù)采集和波束腳印的歸位計算起著十分重要的作用。 為此，下面介紹系統(tǒng)國內(nèi)發(fā)展進程、以及優(yōu)缺點的比較、為未來的發(fā)展提供參考。

2 國內(nèi)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

二十世紀80年代中期----該多波束測深系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的模擬波束形成技術(shù)，形成25個波束，沿著航跡方向開角為3°，垂直航跡方向開角為2.4°到5°，覆蓋寬度120°。這也是我國最早的多波束測深系統(tǒng)嘗試，但由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制未能投入實際應(yīng)用。二十世紀90年代初----國家有關(guān)部門從國防安全和海洋開發(fā)的戰(zhàn)略需要出發(fā)，委托哈爾濱工程大學(xué)主持，海軍天津海洋測繪研究所和原中船總721廠參加，聯(lián)合研制了用于中海型的多波束測深系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于用于大陸架和陸坡區(qū)測量的中等水深多波束測深系統(tǒng)，它的工作頻率45kHz，具有左右舷共48個3°×3°的數(shù)字化測深波束，測深范圍10到1000米，覆蓋范圍2到4倍水深（覆蓋寬度126.8°）。該型條帶測深儀的研制成功，使我國成功躋身世界具有獨立開發(fā)與研制多波束測深系統(tǒng)的少數(shù)國家之列。二十一世紀初---中科院聲學(xué)研究所重點開展了基于相干原理的側(cè)掃聲吶的研究工作，在基于側(cè)掃聲吶的地形地貌探測理論和設(shè)備研制方面取得了重要進展。 2006年，哈爾濱工程大學(xué)成功研制了我國首臺便攜式高分辨淺水多波束測深系統(tǒng)，測量結(jié)果滿足IHO國際標準要求，鑒定專家認為其主要技術(shù)指標達到現(xiàn)階段國際同類產(chǎn)品先進水平，具有極大的推廣價值。在“十一五”863計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的支持下，哈爾濱工程大學(xué)已擁有不同技術(shù)指標和特點的HT-300S-W高分辨多波束測深儀、HT-300S-P便攜式多波束測深儀、HT-180D-SW超寬覆蓋多波束測深儀三個型號。其中HT-300S-W高分辨多波束測深儀：小批量生產(chǎn)階段；HT-300S-P便攜式多波束測深儀：小批量生產(chǎn)階段；HT-180D-SW超寬覆蓋多波束測深儀：樣品階段。在2014年5月由中科院聲學(xué)所牽頭承擔(dān)的國家“863”計劃重點項目“深水多波束測深系統(tǒng)研制”在京通過驗收，其系統(tǒng)性能指標基本達到國際第三代水平，打破了挪威、德國等少數(shù)國家的壟斷和限制。

3 國內(nèi)外現(xiàn)狀比較

國外目前以Elac公司和SIMRAD公司為代表的淺、中、深水多波束產(chǎn)品研制已經(jīng)基本成熟，屬于穩(wěn)定性高、普遍推廣的產(chǎn)品。

淺水多波束（1-500）：Elac公司SeaBeam1185；SIMRAD公司的EM 3000S。

中 水 多 波 束（5-2000）：Elac公 司 SeaBeam3050、SeaBeam3030；SIMRAD公司的EM 30。

深水多波束（5-5000以深）：Elac公司SeaBeam3020、 SeaBeam3012；SIMRAD公司的EM 300。

從測深技術(shù)的發(fā)展來看，國外多波束測深技術(shù)盡管經(jīng)歷了短短三十年的發(fā)展，其研究和應(yīng)用已達到了較高的水平，特別是近十年，隨著電子、計算機、新材料和新工藝的廣泛使用，多波束測深技術(shù)已經(jīng)取得了突破性的進展，包括：全海深測量技術(shù)的發(fā)展、高精度測量技術(shù)的發(fā)展、集成化與模塊化的發(fā)展、高分辨率測量技術(shù)的發(fā)展。

與之相比，國內(nèi)多波束測深系統(tǒng)與發(fā)達國家相比還有很大差距，就精度和穩(wěn)定性而言，淺水多波束測深系統(tǒng)與國外精度相近，穩(wěn)定性與國外有一定距離，只能小規(guī)模投入生產(chǎn)；中、深水多波束測深系統(tǒng)采集到的信號誤差大，精度低，產(chǎn)品處于研制階段。

4 總結(jié)

由此可以總結(jié)到國內(nèi)除了淺水多波束測深系統(tǒng)已經(jīng)滿足現(xiàn)階段同類國際同類產(chǎn)品先進水平以外、深水多波束測深系統(tǒng)還有待打破外國的壟斷和限制。深水多波束測深系統(tǒng)具有鮮明的軍民兩用特征，該技術(shù)對潛艇水下作戰(zhàn)有重大價值，具有重要的軍事意義，雖然國內(nèi)在一定程度上可以達到與國外水平相近的多波束測深系統(tǒng)的研制水平，但遠不到國內(nèi)普及的地步，國內(nèi)絕大部分民用多波束還是引進國外的產(chǎn)品。

所以說，國內(nèi)多波束測深系統(tǒng)的發(fā)展方向應(yīng)該以國內(nèi)推廣打破國外壟斷為目標，研制出更加成熟、穩(wěn)定的產(chǎn)品。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.207