多波束原理安装及操作
em2040多波束操作手册
EM2040多波束操作手册一、设备介绍EM2040多波束系统是一款高性能的声纳设备，广泛应用于海洋探测、水下考古、海底地形测绘等领域。
该设备采用先进的波束形成技术，可以实现大范围、高精度的水下探测。
EM2040多波束系统由发射器、接收器、信号处理单元、显示器等部分组成，具有模块化设计，可以根据实际需求进行配置和升级。
二、安装与连接在安装EM2040多波束系统之前，请确保已阅读并理解所有安装指南和安全注意事项。
设备应安装在稳定的工作平台上，确保电源和信号传输线的稳定性。
按照安装手册的步骤进行设备的上架、电缆连接和初始配置。
在完成安装后，务必进行全面的测试以确保设备的正常运行。
三、系统配置在开始使用EM2040多波束系统之前，需要进行一系列的系统配置。
这包括设置系统参数、配置信号处理算法、选择合适的波束模式等。
根据不同的应用需求，用户可以通过用户界面或命令行接口进行系统配置。
建议在熟悉设备性能和操作的前提下进行系统配置，以确保数据的准确性和可靠性。
四、波束调整波束调整是多波束系统中的重要环节，它涉及到波束的方向、宽度和增益等方面的调整。
通过合理的波束调整，可以提高探测精度和覆盖范围。
在进行波束调整时，建议使用标定信号或已知的目标进行测试，以确保调整效果的准确性。
同时，定期进行波束调整可以保持设备的最佳性能状态。
五、数据采集与处理EM2040多波束系统能够实时采集和处理大量水下数据。
数据采集可以通过系统自带的显示器或外部记录设备进行。
数据处理包括信号处理、波束形成、目标检测与跟踪等环节。
通过合理的数据采集与处理，可以得到准确的目标位置、速度和航行参数等信息。
同时，用户可以根据实际需求对数据进行进一步的分析和处理，以提高探测精度和应用效果。
六、故障排除在遇到问题时，首先应查阅用户手册或在线文档以获取解决方案。
如果问题无法解决，建议联系设备制造商的技术支持团队或专业服务提供商以获得帮助和支持。
同时，记录故障现象和解决方案对于今后的故障排除工作也是非常有帮助的。
海底探测技术 第7章 多波束测深系统的工作原理及数据处理分析
发射换能器组成 发射探测波束 海底检测方法 海底覆盖宽度
脚印大小 测点分布 测深精度
适宜工作区
物理多波束 多个换能器阵 数量少（一般 小于5个） 振幅检测
小（一般小于 水深的两倍）
有
物理换能器决 定 精度高
河道测量
电子多波束 一个或二个换能器阵 波束多，一般大于90个
相干声呐 二个换能器阵 球面波无具体波束
海底探测技术
第一章 绪论 第二章 定位导航技术 第三章 声波探测的基本原理 第四章 声学海底探测设备的组成及分类 第五章 单波束测深设备的组成及工作程序 第六章 侧扫声呐工作原理及探测资料分析 第七章 多波束测深系统的工作原理及数据处理分析 第八章 浅地层探测系统的工作原理及资料分析 第九章 综合探测的实施原则及水下声学定位系统
电罗经
测深仪工作频率不同 操作人员较多
各测深仪吃水变化 数据处理繁杂
航向与船首方向不一致
波束角极小 水体声速曲线
物理多波束
测深仪工作频率不同 操作人员较多
水体声速为平均声速
各测深仪吃水变化 数据处理繁杂
航向与船首方向不一致
电子多波束
相干声呐（条带测深系统）
实现在不增加工作量前提下，得到丰富数据的目的
振幅检测+相位检测或仅有 相位检测 振幅检测
仅有振幅检测的小于水深的 可达水深的10倍以 两倍；振幅检测+相位检测 上 小于水深的8倍
有
仅有声呐水平波束
角
正下方测点多边缘波束少 测点可无限但正下 方无准确测点
正下方精度高，边缘精度低 边缘精度低，正下 方无测点，30～50 度角度区精度高
全海深
距水底小于50m地形 相对简单的海区
纵倾
测绘技术中的多波束测量方法介绍
测绘技术中的多波束测量方法介绍测绘是指通过测量和控制地球上各种地物、地貌、地势等信息的科学技术。
随着科技的不断发展和进步，测绘技术也在不断创新和完善。
其中，多波束测量方法是一种在测绘领域被广泛应用的技术手段。
本文将对多波束测量方法进行介绍和探讨。
一、多波束测量的原理和定义多波束测量是一种利用多个波束同时测量地面特征的技术。
波束指的是一束由测量设备发射出的能量。
在传统的测量方法中，只有一个波束，因此只能同时获得一个点的测量数据。
而多波束测量方法利用了多个波束，可以同时获取多个点的测量数据，从而提高了测绘的效率。
多波束测量的原理是利用多个波束同时发射并接收返回的反射波，通过对不同波束的接收信号进行测量和分析，可以得到更多的测量数据和信息。
多个波束的发射和接收可以通过多个测量仪器实现，也可以通过同一个仪器的多个通道实现。
二、多波束测量的应用领域多波束测量方法在测绘领域有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1.水文测绘：多波束测量可以用于海洋、湖泊、河流等水域的测量。
通过多波束测量，可以更准确地获取水体的深度、底质的类型以及水下地形的变化，有助于水文研究和水资源管理。
2.地形测量：多波束测量可以用于地形的测量和绘制。
通过多波束测量，可以获取地表的高程信息，帮助制作数字高程模型和地形图，为土地利用和规划提供准确的数据基础。
3.海洋资源勘探：多波束测量可以用于海洋资源的勘探和开发。
通过多波束测量，可以获取海岸线的形状和变化、海底沉积物的分布以及海洋生物的分布等信息，为海洋资源的评估和利用提供数据支持。
4.工程测量：多波束测量可以用于大型工程项目的测量和监测。
通过多波束测量，可以获取工程施工区域的地质信息、地下设施的位置和情况等，有助于工程的设计和施工管理。
三、多波束测量的优势和挑战多波束测量方法相比传统的测量方法具有以下优势：1.提高测绘效率：通过多波束同步测量，可以同时获取多个点的测量数据，大大提高了测绘的效率。
多波束原理安装及操作
生物的 – 海洋生物;一般 <10kHz
普通波动原理 为什么多波束
不正确的水深测量
第一回波量程
不规则海底
深度量程
普通波动原理单波束
测深仪的局限性
窄波束
该窄波束叫做未经稳定的波
束
来自有限面积的回波
普通波动原理单波束
测深仪的局限性
纵摇角度
未经稳定的波束受船舶
运动影响
实际照射的区域
希望照射的区域
d1
S1
d2
d
S2
Sound sources
Line of equidistant locations
普通波动原理
相长干涉位置 2
A
S1
S2
d
A = d x sin
相长干涉 : A/ = 0; 1; 2; 3
or d/ x sin = 0; 1; 2; 3; 4;
相消干涉 : d/ x sin = 0 5; 1 5; 2 5; 3 5;
SeaBat 8111
240kHz
SeaBat 8101
<1dB/km
2 dB/km
5dB/km
30dB/km
20dB/km
70dB/km
455kHz
SeaBat 8125
70dB/km
110dB/km
散射
水中的声波遇到下列物体后发生散射:
水面 水底和陆地
有机颗粒
海洋生物
气泡
温度变化
加强背板
波束形成 – 换能器阵
导电涂层
连接导线
波束形成 – 水听器阵
阵基元
1
2
多波束测深仪的原理与应用
多波束测深仪的原理与应用1. 简介多波束测深仪（Multibeam Echo Sounder）是一种高精度海洋测量设备，主要用于测量海洋底部地形、水深和海洋生物分布等相关数据。
它利用声波的传播速度与接收回波的时间差，来计算出海洋底部的深度与地形。
2. 原理多波束测深仪使用多个声波源和接收器以不同角度发射和接收声波信号。
这些声波信号在水中传播并与海底接触，然后反射回到测深仪的接收器中。
2.1 多波束系统多波束测深仪通过同时发射多个声波束，可以在一个测量周期内获得大量的测量点。
它通常包含一个主波束和多个辅助波束。
主波束用于提供高精度的测量数据，而辅助波束则用于提供高覆盖率的测量数据。
2.2 回波信号处理多波束测深仪接收到的回波信号经过处理后，可以得到海底的深度和地形信息。
常见的回波信号处理算法包括波束形成、回波定位、多普勒处理和回波强度分析等。
3. 应用3.1 海洋测量与地质研究多波束测深仪是海洋测量和地质研究中不可缺少的工具之一。
它可以快速而准确地获取海底地形和水深信息，帮助科学家研究海洋生态系统、海底地震活动和地质构造等。
3.2 水下资源勘查多波束测深仪可以用于水下资源的勘查，例如海底沉积物、矿藏和管道等。
通过分析回波数据，可以确定资源的分布情况和储量，为资源开发提供重要依据。
3.3 海洋工程与航道规划多波束测深仪在海洋工程和航道规划中起着重要作用。
它可以用于海底管线敷设、港口建设和海洋工程施工等方面。
同时，它还可以提供水深数据，帮助航道规划和海图绘制。
3.4 海洋生态保护多波束测深仪可以用于海洋生态环境的保护与监测。
通过测量海底地形和水深等数据，可以了解海洋生态系统的分布和变化情况，为生态环境的保护和管理提供科学依据。
4. 总结多波束测深仪是一种高精度的海洋测量设备，通过多波束系统和回波信号处理，可以获得精确的海底地形和水深信息。
它在海洋测量、水下资源勘查、海洋工程和航道规划以及海洋生态保护等方面有着广泛的应用前景。
多波束天线介绍
一、多波束、劈裂天线3.1.应用场景3.1.1.密集城区场景密集城区优化问题一直是网络优化难点之一，密集城区建站难，深度覆盖不足，个人用户私装放大器，导致网络上行底噪不断抬升，通话质量不断下降。
密集城区场景主要存在以下特点：➢高话务压力：密集城区存在大量移动用户，话务量高，导致基站配置不断增加，网络干扰剧增➢深度覆盖不足：密集城区楼房建设密集，对无线信号的传播影响很大➢基站建设困难成本高：密集城区居民对移动基站比较敏感，建站选址困难。
密集城区楼房建设密集，信号传播损耗大，依靠宏站和分布系统覆盖成本高➢干扰严重：载频多，无线环境复杂，内部干扰严重，而且容易对周边基站造成影响➢针对不同场景问题应用多波束天线可以有效解决以上问题，以下将结合实际案例介绍多波束天线的应用。
通过多波束天线优秀的覆盖特性。
在覆盖上做到精细控制，减少过覆盖、多重信号重叠造成的各种优化困难。
在容量上，以需求为导向，提升网络容量，解决接入困难的问题。
从而提高GSM1800信号在城中村深度覆盖能力，从而实现双频网话务均衡的目标，降低城中村私装直放站对GSM900网络造成的影响，提升用户感知。
3.1.2.高话务场景高话务场景是指在某个网络中，用户比较集中、话务水平高于其他区域的场景，例如校园、车站、机场、广场等。
在这些场景中，由于用户数量庞大，周围的基站建设也比较集中。
无线网络呈现强信号、强干扰、高负荷、高需求的特点。
因为用户多而且相对集中，在很小的范围内需要较多的基站覆盖以保证容量，而过多的基站信号重叠会带来了干扰、频繁切换等问题，同时，控制覆盖的困难导致难以投入更多的载波资源，从而限制了网络容量，造成拥塞、接通问题。
高话务场景的优化一直是大中城市网络优化的难点，处于场景中的客户多数是网络敏感客户，对网络的轻微变化感知明显，容易造成网络投诉，这就要求高话务场景的优化要十分谨慎。
另外，对高话务场景的优化要考虑到频率、小区容量、基站选址等问题，实施扩容看似简单的手段，在这种场景下受到种种限制而难以实施，或实施后产生很大的负作用。
亿点通多波束
亿点通多波束亿点通多波束技术是一种用于无线通信的先进技术，它可以提高通信的容量和覆盖范围，同时减少干扰和传输延迟。
本文将从多波束技术的原理、应用场景和未来发展等方面进行探讨。
一、多波束技术的原理多波束技术是指利用多个天线和信号处理算法来实现更高效的信号传输和接收。
传统的无线通信系统中，通常使用单个天线进行信号的传输和接收。
而多波束技术可以通过同时使用多个天线，将信号分为多个波束进行传输，从而提高信号的传输速率和容量。
多波束技术的实现需要借助于信号处理算法。
在发送端，通过对待发送的信号进行加权和相位调整，可以使信号在不同方向上形成多个波束。
而在接收端，通过对接收到的信号进行解调和合并，可以提取出有效的信号。
这样，多波束技术可以实现对不同方向上的信号进行独立传输和接收。
二、多波束技术的应用场景1.无线通信：多波束技术可以提高无线通信系统的容量和覆盖范围。
通过使用多个波束，可以同时传输多个用户的信号，从而提高系统的容量。
同时，多波束技术还可以根据用户的位置和需求调整波束的方向和形状，提高系统的覆盖范围和信号质量。
2.雷达系统：多波束技术可以提高雷达系统的目标检测和跟踪能力。
传统的雷达系统通常使用单个波束进行目标检测和跟踪，存在目标漏检和误检的问题。
而多波束技术可以同时使用多个波束，提高目标的探测概率和定位精度。
3.卫星通信：多波束技术可以提高卫星通信系统的覆盖能力和传输速率。
传统的卫星通信系统通常使用固定波束进行信号的传输和接收，存在覆盖范围有限和传输速率低的问题。
而多波束技术可以根据用户的位置和需求调整波束的方向和形状，提高系统的覆盖能力和传输速率。
三、多波束技术的未来发展随着无线通信和雷达等领域的不断发展，多波束技术也在不断创新和进化。
未来，多波束技术有望在以下几个方面得到进一步发展：1.更高的传输速率：随着5G和6G等新一代无线通信系统的推出，对传输速率的需求越来越高。
多波束技术可以通过同时使用多个波束，将信号分为多个子载波进行传输，从而提高系统的传输速率。
多波束系统操作流程
R2Sonic 20XX 多波束操作流程一、参照如下配置清单：1多波束水下地形测量系统SONIC 2024，包括收/发射换能器、15米数据电缆、声呐接口单元（SIM ）2 Octans-IV 光纤罗经和姿态传感器3 AML Minos X 声速剖面仪4 Micro 表面声速探头，包括15米数据电缆5 GPS 信标接收机 Hemisphere R330 6QINSy 实时数据采集处理和显示软件 7Caris Hips & Sips 数据后处理软件二、连接示意图如下：1OCTANS 罗经和运动传感器接线盒网线GGA声速剖面仪GPSQinsy1PPS+ ZDA数据采集计算机表面声速探头2024 换能器三、操作流程1．前期准备了解测区概况，包括测区的水文、潮汐和地质情况，测区中央子午线、投影及坐标转换参数等内容。
2. 设备安装如上图所示，将多波束和表面声速探头安装到导流罩上，并通过安装杆固定到船上，要保证船在航行的过程中，多波束安装杆不能抖动，否则无法保证数据的准确性。
3. 系统接线安装GPS及光纤罗经Octans，按照连接示意图，完成多波束及辅助设备的连接。
4. 系统供电PC开机，GPS、Octans和SIM(多波束声纳接口单元)通电。
5. 声速剖面测量测量船开到测区，停船。
参照说明书《MinosX用户使用手册》，测量声速剖面。
6. 运行R2Sonic.exe多波束控制软件，参照说明书《Sonic 2024 使用指南》。
如果SIM盒上没有外接表面声速探头，则在Settings->Ocean settings…，勾选Sound velocity，输入探头所在深度的声速值，SVP的指示灯显示为黄色。
如果SIM盒上没有外接姿态数据（TSS1格式，100hz），且Settings->Sensor settings…，Motion的Interface选择Off，那么，MRU显示为灰色。
一定要保证GPS、PPS的指示灯为绿色，时间显示为格林威治时间，否则，表明时间没有同步，不能进行下一步操作。
多波束勘测系统工作原理和结构
第二章多波束勘测系统工作原理及结构多波束系统是70年代兴起、80年代中、末期又得到飞速发展的一项全新的海底地形精密勘测技术。
它是当前兴趣的焦点，因为它既有条带测深数据，又同时可获取反映底质属性的回波强度数据(Laurent Hellequin et al.,2003)。
该技术采取广角度定向发射和多通道信息接收，获得水下高密度具有上百个波束的条幅式海底地形数据，彻底改变了传统测深技术概念，使测深原理、勘测方法、外围设备和数据处理技术诸方面都发生了巨大变化，大大提高了海底地形勘测的精度、分辨率和工作效率，实现了测深技术史上的一次革命性突破（李家彪等，2000）。
多波束系统的工作原理与传统的单波束回声测深仪工作原理类似，都是根据声波在水下往返传播的时间与声速的乘积得到距离，从而得到水深。
不同的是单波束测深仪一般采用较宽的发射波束（8°左右）向船底垂直发射，声传播路径不会发生弯曲，来回的路径最短，能量衰减很小，通过对回声信号的幅度检测确定信号往返传播的时间，再根据声波在水介质中的平均传播速度计算测量水深。
在多波束系统中，换能器配置有一个或者多个换能器单元的阵列，通过控制不同单元的相位，形成多个具有不同指向角的波束，通常只发射一个波束而在接收时形成多个波束。
除换能器天底波束外，外缘波束随着入射角的增加，波束在倾斜穿过水层时会发生折射，同时由于多波束沿航迹方向采用较窄的波束角而在垂直航迹方向采用较宽的覆盖角，要获得整个测幅上精确的水深和位置，必须要精确地知道测量区域水柱的声速剖面和波束在发射和接收时船的姿态和船艏向。
因此，多波束测深在系统组成和测量时比单波束测深仪要复杂得多（周兴华等，1999）。
§2.1 多波束勘测系统的工作原理2.1.1 单波束的形成2.1.1.1 发射阵和波束的形成一个单波束在水中发射后，是球形等幅度传播，所以方向上的声能相等。
这种均匀传播称为各向同性传播（isotropic expansion），发射阵也叫各向同性源（isotropic source）。
多波束测深系统ppt课件
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二、多波束工作流程简介
1、多波束工作原理
多波束测深系统的工作原理是利用发射换能器阵列向 海底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波 进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成 对海底地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一 次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海 底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一 定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地 描绘出海底地形的三维特征。
.
因此，要想获得准确的数据，天气和海况需满足测量 要求。
2、声速控制 无论是多波束，亦或者是单波束，海洋测量的基本原
理就是利用的声纳学原理，因此声速的准确与否，直接关 系到测量的准确与否，因此，每次测量，都要对声速进行 准确的测定。 3、仪器的准确连接及测量船的正常驾驶都会对测量数 据产生一定的影响。 3、内业数据处理质量控制 数据的内业处理是一个耐心和经验，以及责任心的问 题，再次不做详细介绍。
.
二、水位影响 水位影响一般较小，但却也是一个不容忽略的影响因
素。 三、其它影响因素还包括：声速、水质、吃水的量取、以
及内业roll、picth、yaw值的计算，外业船型的量取。
.
五、多波束应用前景
与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有测量范围 大、测量速度快、精度和效率高的优点,它把测深技术从点、 线扩展到面,并进一步发展到立体测深和自动成图，特别适 合进行大面积的海底地形探测。这种多波束测深系统使海 底探测经历了一个革命性的变化，深刻地改变了海洋学领 域的调查研究方式及最终成果的质量。
但是集合全局测量精英，李素江院长也亲自过来指导，最
终也没有找出原因，后来换了一艘大船，问题也就没了。
多波束操作流程
1 启动SIS软件注意：SISlicense狗必须插在水文工作站（HWS）的USB接口上，SISlicense狗用于SIS软件的一些高级功能。
另外，打开SIS软件之前需确保声呐单元，外部传感器和水文工作站（HWS）开机。
2 进入调查工区，设置参数和投影。
配置调查工区（1）选择‘Survey Administrator’选项，设置调查工区类型的参数。
（2）选择‘New Survey’选项，并选择调查工区的模型。
（3）定义调查工区的名字。
（4）检查‘grid cell size’3 检查安装和执行时间参数打开安装或执行时间参数界面：（1）打开‘Current echo sounder’改变声呐的参数；（2）可以通过两种方式选择安装参数：1.利用‘Frame selection’选择目标的安装或执行时间参数2.从‘View→Tear Off’菜单按钮选择‘Installation parameters’或‘Running parameters’选项。
4 启动声呐（1）点击‘Rescan’按钮扫描可用的声呐（2）在‘Echo sounder - not started’窗口选择声呐5 运行BIST（推荐）（1）点击‘Run all BISTs’按钮，或者一个一个地点击BIST测试按钮。
（2）核验每个BIST按钮变为绿色，如果测试失败，按钮将会变为红色或黄色。
测试的结果显示在‘PU BIST result’中。
6 导入Neptune网格数据进SIS（1）选择Tools→Custom...→Create grids from ascii files（2）选择调查工区的‘projection’（3）设定‘Grid size in meters’和‘Number of cells in processing grid’（4）点击‘Select grid output directory...’按钮选择网格存储位置（5）输入网格名字‘Grid name’（6）选择‘Select ascii input files’按钮弹出导入Neptune网格的对话框（7）如果想移除选中的文件，则选择‘Remove files in list’（8）点击‘ok’（9）从SIS主菜单中选择‘File→Import/Export…’（10）点击‘Import’按钮（11）选择存储网格的文件夹位置。
多波束安全使用操作规定
多波束安全使用操作规定
多波束系统安全使用操作规定
1 、多波束系统的各种仪器必须用原有运输箱进行运输，搬运时避免磕碰。
2 、仪器必须由经过培训的技术人员使用。
3 、仪器的安装要牢固可靠，并尽可能固定于船体上。
4、在所有电缆连接完毕，并确认各种电压正常后，才能对各种仪器通电。
5、多波束测深仪使用前，需要确认各种参数是否正常或符合工作环境，如：测深的
量程、发射功率、接收增益大小与类型、数据采样率、水深滤波器的设置等等。
断电前，必须关闭发射功率。
6、DGPS接收机为采集计算机和运动传感器提供GGA 及VTG格式的NEMA定位
数据。
7、电罗经为采集计算机和运动传感器提供HEADING数据，使用直流24VDC供电
电罗经稳定至少需要3小时时间后才能开始工作。
8、声速仪使用时需要经常检查内部电压，电压太低时进入休眠状态保证数据不丢失，
此时无法采集新数据，需要更换电池。
采集数据时注意不要让声速仪碰到海底。
9、涌浪补偿器使用时应安装在船的重心、船的纵轴线上、换能器上方并尽量靠近水
线，并尽可能远离船舶主机和电器干扰源。
其方向箭头应指向船头。
量取涌浪补偿器与换能器相对坐标X、Y、Z时，量取点应为涌浪补偿器的机壳中心到换能器指定点的距离。
量取两次，取均值。
10、用采集计算机采集数据时，注意查看各个传感器数据是否正常的状态栏。
多波束勘测系统工作原理及结构
第二章多波束勘测系统工作原理及结构多波束系统是70年代兴起、80年代中、末期又得到飞速发展的一项全新的海底地形精密勘测技术。
它是当前兴趣的焦点，因为它既有条带测深数据，又同时可获取反映底质属性的回波强度数据(Laurent Hellequin et al.,2003)。
该技术采取广角度定向发射和多通道信息接收，获得水下高密度具有上百个波束的条幅式海底地形数据，彻底改变了传统测深技术概念，使测深原理、勘测方法、外围设备和数据处理技术诸方面都发生了巨大变化，大大提高了海底地形勘测的精度、分辨率和工作效率，实现了测深技术史上的一次革命性突破（李家彪等，2000）。
多波束系统的工作原理与传统的单波束回声测深仪工作原理类似，都是根据声波在水下往返传播的时间与声速的乘积得到距离，从而得到水深。
不同的是单波束测深仪一般采用较宽的发射波束（8°左右）向船底垂直发射，声传播路径不会发生弯曲，来回的路径最短，能量衰减很小，通过对回声信号的幅度检测确定信号往返传播的时间，再根据声波在水介质中的平均传播速度计算测量水深。
在多波束系统中，换能器配置有一个或者多个换能器单元的阵列，通过控制不同单元的相位，形成多个具有不同指向角的波束，通常只发射一个波束而在接收时形成多个波束。
除换能器天底波束外，外缘波束随着入射角的增加，波束在倾斜穿过水层时会发生折射，同时由于多波束沿航迹方向采用较窄的波束角而在垂直航迹方向采用较宽的覆盖角，要获得整个测幅上精确的水深和位置，必须要精确地知道测量区域水柱的声速剖面和波束在发射和接收时船的姿态和船艏向。
因此，多波束测深在系统组成和测量时比单波束测深仪要复杂得多（周兴华等，1999）。
§2.1 多波束勘测系统的工作原理2.1.1 单波束的形成2.1.1.1 发射阵和波束的形成一个单波束在水中发射后，是球形等幅度传播，所以方向上的声能相等。
这种均匀传播称为各向同性传播（isotropic expansion），发射阵也叫各向同性源（isotropic source）。
多波束系统介绍与实际应用
8125 测得的沉船
最新型多波束实测资料
最新型多波束实测沉船样图
最新型多波束实测沉船样图
谢谢！ 谢谢！
Z
Y X
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
直读式声速剖面仪原理
声速剖面及声速改正
7.4 倍 - 0.5 ~ 70m 4.2 倍- 100m 2.7 倍- 150m 2.0 倍- 200m 1.6 倍 - 250m 1.3 倍- 300m 1.25cm 40 次/每秒 26.8 kg (空气中), 4.8 kg (海水中) 直径: 320mm, 长度： 266mm
2、GPS 接收机
• 湿端是一个便携式的
换能器探头。
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数十个独立
的换能器接收。
多波束测深仪
多波束系统介绍与实际应用
ShipScan-from NA V O .mov
多波束介绍
劳雷工业公司
波束用于海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深
从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
多波束原理安装及操作课件
选择实验场地
选择合适的海域和水域条件进行实验，以充 分验证多波束测深系统的性能。
设计实验方案
制定详细的实验计划和流程，包括数据采集 和处理、实验结果分析等方面的内容。
实验操作
安装实验设备
将多波束测深系统、水下 摄像头、GPS定位系统等 安装到实验船上，确保设 备固定牢固、工作正常。
未来展望与建议
加强技术研发与创新
加大对多波束测深技术的研发力度，推动技术创新与发展，提高 设备的可靠性和稳定性。
拓展应用领域
积极探索多波束测深技术在各领域的应用，如海洋科学研究、渔业 资源管理、水下考古等。
培养专业人才
多波束测深技术需要具备专业技能的人才进行操作和维护，应加强 专业人才的培养和引进。
保护设备
在操作过程中，应注意保护多 波束测深仪设备，避免损坏和
污染。
常见问题及解决方案
设备连接问题
多波束测深仪连接不稳定或无 法正常连接时，应检查连接线 是否接触良好，以及设备是否
正常工作。
数据采集问题
数据采集过程中出现异常或错 误时，应检查测量模式和参数 是否正确，以及设备是否正常 工作。
数据处理问题
结果输出
根据处理结果，输出 测量报告和图形化结 果，以便进行后续的 数据处理和使用。
操作规范
01
02
03
04
安全第一
在进行多波束测深仪操作时， 必须遵守安全操作规程，确保
人员和设备安全。
遵守规定
按照说明书和操作指南进行操 作，不要随意更改设备参数和
设置。
细心认真
操作多波束测深仪需要细心认 真，避免出现误差和错误。
多波束原理
平面换能器阵的波束宽度
用波束导向后波束宽度会随着导向角的增大而增 大 有效阵元孔径会随着导向角的增大而变小 有效孔径按函数 1/Cos A 减小，A 是导向角度。 从中央波束到±60°导向角范围内，波束宽度大 致呈线性增加 例如： 波束导向角为 0°, 波束宽度为 0.5° （中央波束 ） 波束导向角为 ±30°,波束宽度为 = 1/cos30° x 0.5° = 1.15 x 0.5° = 0.575° 波束导向角为 ±60°,波束宽度为 = 1/cos60° x 0.5° = 2 x 0.5° = 1°
流噪音 – 气泡
船体形状和设计影响船体流体特性 改变声纳头到船壳的高度可使影响最小化
环境噪音
水力的 – 波浪，潮汐，流速。与天气有关 地震 – 只有低频系统受影响 交通 – 其他船 生物的 – 海洋生物，一般 <10kHz
普通声纳原理
普通波动原理
点源 声纳方程 单波束测深仪的局限性 波束导向 束控技术 波束形成
多波束声纳和声学原理
普通声学原理
水中的声速
海洋中各处的声速都可能不一样 取决于三个参数 盐度变 1ppt = 声速约变 1.3 m/s 温度变 1ºC = 声速约变 3 m/s 压力 ：165米深度变化的影响相当于 温度变1ºC
表面声速
Sound velocity (at surface)
1560 1540 Velocity (m/sec) 1520 1500 1480 1460 1440 1420 1400 0 5 10 15 20 25 30 35 Temperature (degrees C) 0 ppt 5 ppt 10 ppt 15 ppt 20 ppt 25 ppt 30 ppt 35 ppt
多波束原理安装及操作PPT文档155页
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
多波束原理安装及操作
多波束原理安装及操作首先，进行多波束原理的安装。
安装多波束原理需要以下几个步骤：1.确定安装位置：在选择安装位置时，需要确保天线能够获得良好的信号覆盖范围，并且不会受到任何物体的阻挡。
通常，天线会安装在建筑物的屋顶或高处，以便信号能够更远地传输。
2.安装支架：安装支架是安装天线的基础，需要确保其牢固可靠。
支架通常由金属材料制成，用于固定天线在安装位置。
3.安装天线：安装天线是安装的核心步骤。
首先，将天线的底座与支架连接。
然后，将天线安装在底座上，并确保其与水平方向垂直。
最后，使用螺丝或固定夹紧天线，以确保其牢固固定。
4.连接电缆：将安装好的天线与发送和接收设备之间的电缆连接起来。
在连接电缆时，确保电缆的长度适当，并不会过长或过短，以避免信号损耗。
此外，还要注意电缆的防水处理，以防止雨水侵入导致短路或损坏。
完成多波束原理的安装后，可以进行操作。
以下是多波束原理的操作步骤：1.配置参数：在操作多波束原理之前，需要根据具体的通信需求进行参数配置。
这些参数包括发送功率、数据传输速率、天线和信号处理算法等。
2.启动设备：将发送和接收设备接通电源，并启动设备。
根据设备的操作手册，进行相关的操作设置。
通常，设备会有一个图形用户界面，可以通过该界面进行配置和管理。
3.进行设备校准：在操作多波束原理之前，需要对设备进行校准，以确保其正常工作。
校准过程可以通过设备内置的自动校准功能完成，也可以通过手动调整参数来实现。
4.进行通信测试：在完成参数配置和设备校准后，可以进行通信测试。
通信测试可以通过与其他设备进行数据传输来完成，以验证多波束原理的性能和可靠性。
在操作多波束原理时，还需要注意以下几点：1.保持设备清洁：设备在长时间使用后可能会积累灰尘和污垢，这可能会影响信号的传输质量。
因此，需要定期清洁设备，以确保其正常工作。
2.定期维护：多波束原理设备需要定期进行维护，以确保其正常运行。
维护包括检查和更换损坏的电缆、检查和调整天线的方向等。
多波束
多波束━海底地形测量探讨多波束━海底地形测量探讨卢秋芽一、引言东海大桥为洋山深水港工程的重要组成部分，大桥全长约31公里。
大桥的建成对其附近的水文条件可能会有一定的影响，尤其是大桥的桥墩，会使桥脚周围的风场和潮流产生较大的变化，在桥墩的四周存在着涡流水流，这些涡流势必会对桥墩四周产生冲刷。
为了确保大桥的安全，不仅需要了解墩台周围（桩基础）的冲刷情况，还需了解两组桩之间及每组桩之间的冲刷情况，以便为大桥基础管理维护提供可靠的基础资料，为今后类似的工程和研究提供科学依据。
上海京海工程技术公司受上海同盛大桥建设有限公司的委托，承担了东海大桥桥基海底调查多波束测量的任务。
1、测量范围（见图一）1.K6副通航孔－芦潮港之间区域（PM103-PM106，60米跨）2.K6副通航孔－K12副通航孔之间区域（PM176-PM179，60米跨）图一测量范围示意图3.K12副通航孔-K18主通航孔之间区域（PM305-PM308，70米跨）4.K18主通航孔-K24副通航孔之间区域（PM389-PM392，70米跨）5.A、B、C三组试桩处区域2、测量要求1精确测量桥墩基础桩间的海底地形的冲刷情况。
2精确测量桥墩基础的基桩周围的海底地形地貌。
3确定各桥墩基础附近的海底冲刷边界。
二、方法原理单波束测深仪一般采用较宽的发射波束，因为是向船底垂直发射，因此，声传播路径不会发生弯曲，来回的路径最短，能量衰减很小，通过对回声信号的幅度检测确定信号往返传播的时间，再根据声波在水介质中的平均传播速度计算测量水深。
在多波束系统中，换能器配置有一个或者多个换能器单元的阵列，通过控制不同单元的相位，形成多个具有不同指向角的波束，通常只发射一个波束而在接收时形成多个波束。
除换能器水底波束外，外缘波束随着入射角的增加，波束倾斜穿过水层会发生折射，要获得整个测幅上精确的水深和位置，必须要精确地了解测量区域水柱的声速剖面和波束在发射与接收时船的姿态和船艏向。
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<1dB/km 5dB/km 20dB/km 70dB/km
2 dB/km 30dB/km 70dB/km 110dB/km
散射
水中的声波遇到下列物体后发生散射: 水面、水底和陆地 有机颗粒 海洋生物 气泡 温度变化 被散射的能量大小是声波传播路径上杂物的大小 、密度和浓度，以及声波频率的函数。
散射
P (w) / P (0) = 1/2 - 3 dB P (w)
指向轴 0
w
P (0)
普通波动原理
矩形孔径换能器的波束指向图
-13 dB 第一旁瓣
A
N a w o r b m a e a h c r e t c a c i t s h t i w l e d i s s e b o
普通声学和多波束声纳 原理
普通声学原理
水中的声速
海洋中各处的声速都可能不一样 取决于三个参数
盐度变 1ppt = 声速约变 1.3 m/s 温度变 1ºC = 声速约变 3 m/s 压力 ：165米深度变化的影响相当于 温度变1ºC
表面声速
Sound velocity (at surface)
吸收
水吸收声能量后转变成热量，单位： dB/km 与水中 MgSO4 和 MgCO3 含量有关 与声波频率有关 与温度有关 与盐度有关 与压力有关 扩展损失和吸收损失值将用于计算TVG 增益曲 线的上升速度
对应不同频率声波的吸收系数
频率 淡水吸收系数 盐水吸收系数
12kHz (SeaBat 8150) 100kHz (SeaBat 8111) 240kHz (SeaBat 8101) 455kHz (SeaBat 8125)
不规则海底
深度量程
普通波动原理-单波束 测深仪的局限性
窄波束
该窄波束叫做未经稳定的波 束
来自有限面积的回波
普通波动原理-单波束 测深仪的局限性
纵摇角度
未经稳定的波束受船舶 运动影响
实际照射的区域
希望照射的区域
普通波动原理-单波束 测深仪的局限性
波束立体角的大小决定了 测深仪的分辨率
固定的波束 立体角
典型海洋声速剖面
声速（米/秒） 表面层 季节性温跃层 永久性温跃层 水深度 （ 米）
深部等温层
传播损失
扩展损失 衰减
•吸收 •散射 •反射
扩展损失
球面扩展
柱面扩展
注意并没有真正的能量损失，只是随着波前面的增大 而能量密度变小。与声波频率无关。一般为30 log DB.
(Figure from Sonar Technology, by Herman W. Volberg)
d2
S1
d
S2
Sound sources
Line of equidistant locations
普通波动原理
相长干涉位置 2
A S1 S2
d
A = d x sin() 相长干涉 : A/ = 0, 1, 2, 3...... or (d/) x sin() = 0, 1, 2, 3, 4, ....etc 相消干涉 : (d/) x sin() = 0.5, 1.5, 2.5, 3.5, ....etc
条带 宽度
普通声纳原理
普通波动原理
点源 声纳方程 单波束测深仪的局限性 波束导向 束控技术 波束形成
普通波动原理
基本换能器单元 球面波 （全向）
点源
普通波动原理
普通波动原理
普通波动原理
水听器 蓝色 = 高压力 白色 = 低压力
波长
测量的压力
距离
振幅
静态水压
1/频率
一部分散射的能量作为回波回到声源处叫做后向 散射。 后向散射一般称为反射。反射分为： 水面反射 水体反射 水底反射
反射
水体反射
鱼 / 水中生物 悬浮固体，气泡，温度变化
水面反射
波浪 / 气泡，与风速有关
水底反射
水底粗糙度 / 沉积物 声波频率
海底吸收
变化幅度为 2 dB – 30 dB
随声波频率、海底类型、入射角变化 随着频率和入射角的增加损失增加
音—通常由螺旋桨造成
流噪音 – 气泡
船体形状和设计影响船体流体特性 改变声纳头到船壳的高度可使影响最小化
环境噪音
水力的 – 波浪，潮汐，流速。与天气有关 地震 – 只有低频系统受影响 交通 – 其他船 生物的 – 海洋生物，一般 <10kHz
普通波动原理- 为什么多波束
不正确的水深测量
第一回波量程
海底的吸收和反射
背景噪音
自身噪音 – 声纳和船体电子和机械操作引起的噪音， 一般可控制 环境噪音 – 其他声源引起，一般不可控制
自身噪音的例子
机械噪音 – 柴油机，齿轮箱，传动轴，螺旋桨及其他
辅助机械
流噪音 -
与速度有关 - 层流和船体情况
电子噪音 – 声纳中的噪音分量 空化 – 与速度有关的由于极低压引起的气泡断裂噪
小深度 小照射面积
面积= 立体角x 深度2
大深度 大照射面积
普通波动原理-单波束 测深仪的局限性
只有未经稳定补偿的单波束 要想得到更窄的波束只能靠加大换能器
面积。这将显著增加费用 要想得到海底的 3 维图非常困难，且 精度较差 对海底填图来说，效率太低.
普通波动原理-多波束
多波束
1560 1540 Velocity (m/sec) 1520 1500 1480 1460 1440 1420 1400 0 5 10 15 20 25 30 35 Temperature (degrees C) 0 ppt 5 ppt 10 ppt 15 ppt 20 ppt 25 ppt 30 ppt 35 ppt
普通波动原理
间隔 /2 的Βιβλιοθήκη 个声源=0相长 最大声
相消 无声
=270
S1 d = /2 S2
=90
相消 无声
=180
相长 最大声
普通波动原理
间距为 /2 的二个声源的波束指向图
=0
=270
S1 S2
=90
相消 无声
=180
普通波动原理
直线阵的波束指向图
主波瓣
旁波瓣
直线阵的轴线 半功率波束宽度
时间
各向同性展开的波
普通波动原理
波峰
波谷 (低压)
压力
距离
普通波动原理
相长相消干涉
相消干涉点 声源 相长干涉点
普通波动原理
相长干涉位置 1
Location equidistant from the two sources d1= d2 => Constructive interference
d1