姿态稳定的深水多波束测深系统归位模型的误差分析

文 乐，王舒文，刘晓东,4，吴明明

(1. 中国科学院声学研究所海洋声学技术中心，北京100190；2. 中国科学院大学，北京100049；3. 北京市海洋声学装备工程技术研究中心，北京100190；4. 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室，北京100190)

0 引 言

深水多波束测深系统是目前主流的船载水深探测装备，主要应用于深水海域水深测量，其最大探测水深可达11 000 m，具有高效率、高精度、强鲁棒性等优点。深水多波束测深系统是由声呐水下基阵和辅助传感器组成的复杂系统，即使通过幅度法和相位法获取了阵中心和测深点之间的传播时间，在归位过程中也会因为各种误差因素的影响从而导致测深精度下降。因此，为了获得精确的测深结果，需要建立合理的测深归位模型并对其做进一步的误差分析。

Hare[1]于1995年提出了多波束系统归位计算误差模型，对多波束测深深度和位置误差进行了分析；2008年国际海道测量组织(International Hydrographic Organization, IHO)将不确定度的概念引入国际海道测量标准(S-44)[2]，要求在水深测量数据质量评估中以不确定度来代替测深精度和误差。后续文献[3-5]围绕 Hare提出的模型和不确定度进行了一些研究与改进，但均仅采用波束角和单程传播距离的三角关系来计算测深点的水深和水平位置，是一种简化算法。文献[6]则提出了一种严密波束归位模型，利用波束角、安装偏差和瞬时姿态计算出波束矢量，并进行声线跟踪修正后获得测深点深度和水平位置，基于此计算得到的测深不确定度更为准确、合理，但没有考虑到深水多波束作用距离长、姿态影响大的特点，所以该模型仅适用于浅水多波束测深系统，而无法满足深水多波束测深系统的误差分析需求。……