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CSTPCD 北大核心
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摘要:利用不确定度可有效对多波束测深成果质量进行评估,针对现有不确定度计算模型因近似或简化导致一定误差的问题,本文提出一种基于严密波束归位模型的多波束测深点不确定度改进方法.首先分析了多波束测深过程中的各项误差源,基于误差传播定律与严密波束归位模型,详细推导了各误差源在波束归位各阶段的误差传播情况,最终得出了多波束测深成果不确定度的计算模型.文中利用实测数据计算了每个测深点的不确定度,绘制了单Ping扇面及条带的不确定度分布图,有利于直观、全面地了解所有测深点的误差变化趋势;计算结果与常用HGM不确定度模型进行了对比,表明本文方法更具合理性,对多波束测深成果的质量评估具有一定的参考价值....
摘要:多波束测量过程中,受到多种因素的影响,不可避免地存在各种误差,其中系统某个部件出现故障也不少见,如换能器、行波管、大功率微波开关或表层声速仪等器件功能不正常,引起多波束每ping(一个发射接收周期)数据中部分固定波束号的测深结果发生系统性偏移,以2003年东海调查SeaBat900X数据为例,其在垂直航向正投影平面上出现类似“W”字型的系统误差.本文基于该批次数据,系统分析了该类型系统偏差成因及外观表现,针对性提出基于等均值-方差拟合模型的改正方法,首先对异常区域和正常区域分别拟合地形趋势线,统计其均值和方差;然后以正常区域为基准,对异常区域内数据进行压缩和移动;最后通过面积差法,对数据中存在的折射残差进行消除,从而有效去除“W”型残差.文中实测数据验证了本文算法的有效性和可行性,对多波束其他类型的测深系统偏差处理具有一定的参考意义....
摘要:基于船栽水陆一体化测量系统,设计一体化测量数据存储格式、多线程网络通信、时间同步控制以及时间匹配技术,实现船栽多传感器一体化测量数据实时存储功能,并将采集的多源数据统一存储到文件中.实验证明,该存储方法能有效提高系统的集成度,克服多传感器存储效率冗余的缺陷,提高测量数据存储性能....
摘要:多波束测深波束位置计算精度取决于波束归位模型优劣。现有波束归位大多采用严密的转换模型,虽然计算精度高,但转换繁琐;少数采用近似的转换模型以简化转换过程,但由于仅考虑子午线收敛角的影响而忽视了高斯投影时距离变形的影响,计算精度较低。针对上述问题,本文提出一种近似转换模型,顾及投影变形对测量距离的影响,并给出距离改化近似公式以简化计算过程。实验结果表明,与严密转换模型相比,该近似转换模型计算结果平面偏差最大约1 cm ,满足现有相关测量规范规定的精度要求。...
摘要:等效声速剖面法将实际复杂的声速剖面用一个简单的声速剖面等效替代,在声线跟踪时可以提高计算效率.但在多波束测深系统归位计算中,由于地形的起伏,对每ping各个波束使用单一的等效声速剖面会影响计算精度.通过仿真实验分析了地形起伏对等效声速剖面法计算精度的影响,提出了一种等效声速迭代算法,通过实验发现,相比于常梯度声线跟踪算法,迭代算法可达到同等精度水平,并有更高的计算效率....
[专利] 发明专利 CN201910025754.5
山东科技大学 2019-05-14
摘要:本发明公开了一种机载LiDAR测深海气界面折射改正方法,属于海洋测绘技术领域,其包括如下步骤:首先获取机载LiDAR测深数据,从中计算出海面激光点云坐标;然后基于最小二乘和波浪谱理论,利用获取的海面激光点云构建瞬时三维海面模型;再以构建的瞬时三维海面模型作为光线追踪平台,在获得海面斜率的基础上,追踪穿过海气界面的每束激光,计算折射光线单位向量;最后对海底激光点的点位偏差和测深误差进行改正,实现机载LiDAR测深数据的海气界面折射改正。本发明通过这种方法,实现了机载LiDAR测深时海气界面每一激光束的折射改正,有效解决了由于瞬时海面倾斜造成的折射光线路径偏移问题。
摘要:声速剖面通常采用站位式测量得到.分布较为稀疏,即使是走航式测量也难以得到足够密集的声速剖面.为此应在现有的声速剖面基础上进行插值以满足各方面的需要.反距离加权插值法、线性插值三角网法和基于经验正交函数的声速剖面反演法是声速剖面插值常用的三种方法,文章讨论了其在多波束测深声速剖面加密中的适用性和插值精度.结果表明,三种声速剖面插值方法均可提高声速改正精度,其中基于经验正交函数的声速剖面反演法插值精度高,适用性好;线性插值三角网法内插精度较高,但外推能力较差;反距离加权插值法算法简单,便于实现....
[专利] 发明专利 CN201710098747.9
山东科技大学 2017-07-14
摘要:本发明公开了一种自适应多节点等效声速剖面的构建方法,属于海洋测绘数据后处理领域,本发明首先对多波束海底地形测量区域进行原始声速剖面的采集,然后对原始声速剖面进行平滑预处理,之后根据Douglas‑Peucker算法原理对声速剖面进行分层,通过拖动由分层抽稀出的声速特征点来构建出理想的等效声速剖面,最后根据分层结果及已知的初始入射角和由表层声速仪测得的表层声速,做等效梯度声线跟踪,观察声速改正后的水深侧投影是否正确。由于等效声速剖面可以替代原声速剖面进行声速改正,因此可以通过自适应多节点等效声速剖面的构建方法来提高声线跟踪效率,本发明不仅体现了高度的自适应性,同时也保证了后期声速改正的精度。
[硕士论文] 卜宪海
海洋测绘 山东科技大学 2017(学位年度)
摘要:船载多传感器水上水下一体化测量系统集成激光扫描、多波束测深和组合导航技术,可同步获取海岛礁、海岸带、港口和堤坝等区域水上水下地形数据,与传统靠单波束测深仪和人工手持RTK测量方式相比具有高效率、高精度、一体化等明显优势。要实现水岸线附近水上水下无缝的测量数据,不仅需要获取在水陆交界处地形的完整数据、统一水上水下点云的地理框架,还需要准确跟踪和定位水上水下的点云坐标。为此,本文针对一体化测量数据处理中几个关键技术进行了深入研究,对于解决多波束低掠射角条件下的声线准确跟踪具有重要意义,研究成果如下:
  (1)对多波束水下点云精确位置归算进行了研究。分析了声线弯曲对多波束测深水下点云的影响,介绍了波束脚印首先归算至换能器坐标系、再变换到地理坐标系下模式的不足;提出了同时顾及波束发射角、安装角和姿态角的精确波束归位改进模型,由此计算波束三维入射向量,然后根据声速剖面进行三维声线跟踪,最后通过坐标转换计算测深点在地理坐标系下的坐标;通过对上述两归位模型进行实验分析,验证了改进模型的准确性,为提高一体化测量中水下点云的精度,缩小水陆交界处激光点云与测深点云之间的缝隙提供基础。
  (2)对多波束低掠射波束几何改正进行了研究。分析了水上水下一体化测量时水陆交界处激光点云与多波束点云拼接存在误差的原因,指出多波束入射角60°以上的低掠射波束的声线跟踪结果可靠性较低;针对这一问题,本文首先根据测区内的若干声速剖面和沿航迹线附近的表层声速,利用经验正交函数和线性加权内插法构建修正后的三维声速场,完成初始声速改正;然后,提取水上激光扫描和水下多波束测量的水陆交界处同名特征点,以精度更高的激光扫描特征点为最外侧声波束边界,计算入射角60°以上各波束旋转角和比例系数,实现声波束几何改正和水上水下点云无缝拼接。实测结果表明,在距岸约20 m,水深约20 m的情况下,改正后低掠射角波束平面精度约2.5cm,高程精度1.3cm,符合IHO规定的精度要求,并实现了水上水下点云的无缝拼接。
[专利] 发明专利 CN201510875555.5
山东科技大学 2016-03-09
摘要:本发明公开了一种基于等效声速梯度的长基线水声定位方法,属于水声定位导航领域,采用长基线水声定位系统,该系统由搭载在目标物上的收发换能器发射定位信号,布设在海底的应答器基阵接收并返回应答信号,测量声信号从发射到返回的传播时间,由安装在收发换能器和海底应答器上的微型声速仪实时测量声速值;根据等效声速剖面原理,利用历史声速剖面计算初始值搜索等效声速梯度,当换能器到应答器、应答器到换能器往返传播距离相等时,确定等效声速梯度值,并计算出目标的准确位置。本发明不需要准确的声速剖面,甚至不需要声速剖面,有效消除了声速剖面代表性误差的影响,提高了水下目标定位的精度。
[专利] 发明专利 CN201510727362.5
山东科技大学 2016-03-23
摘要:本发明公开了一种船载多传感器一体化测量数据实时存储方法,属于海洋测绘技术领域,基于船载水岸线上下一体化测量系统,在研究设计一体化测量数据存储格式基础上,通过多线程网络通信、时间同步控制以及内存池技术实现船载多传感器一体化测量数据实时存储,将采集的多源数据存储到同一文件中。本发明船载多传感器一体化测量数据实时存储方法,有效提高了船载水岸线上下一体化测量系统的集成度,克服了多传感器存储效率冗余的缺陷,提高了测量数据存储性能。
[专利] 发明专利 CN201510719540.X
山东科技大学 2016-01-20
摘要:本发明公开了一种基于激光点云为约束的多波束低掠射角波束归位方法,属于海洋测绘技术领域,其首先根据沿岸区域内的若干个声速剖面和沿航迹线附近内的表层声速值,利用经验正交函数分析法构建区域内浅层修正后的三维声速场,完成测深数据初始声速改正;然后以同目标激光点云提取的特征点为最外侧声波束位置约束,获取初始声速改正后特征点的坐标偏差,据此计算低掠射层内初始旋转角和初始放大系数,进而按角度线性加权内插60度以上剩余各波束对应的旋转角和放大系数,最终实现波束几何改正。本发明通过这种办法,实现了浅层海水中声波束的准确归位,解决了水岸线上下点云无缝拼接的问题。
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