一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法及系統(tǒng)，方法包括：獲取要進行測深的測區(qū)及測深點；將測區(qū)按照預設的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格網(wǎng)；計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點的第一均方差，計算測深點的深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，根據(jù)第二均方差調(diào)節(jié)格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割；重復上述步驟，直到格網(wǎng)無法劃分，獲取最終的自適應選擇節(jié)點；根據(jù)自適應選擇節(jié)點生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。本發(fā)明可使節(jié)點周圍的測深點更符合深度期望一致的假設條件，從而生成更加精確的CUBE面，有助于剔除多波束測量過程中的異常值，提高了測深估計的精度。
【專利說明】
一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及測量技術領域，尤其涉及一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計 方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 聯(lián)合不確定度測深估計（Combined Uncertainty Bathymetry Estimation,CUBE) 方法是目前多波束測深數(shù)據(jù)處理中很流行的一種方法。它由英國學者Calder Brain于2003 年首次提出，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛采納在大多數(shù)多波束處理軟件當中。該方法將測區(qū)規(guī)則化為 一個格網(wǎng)，基于每個格網(wǎng)節(jié)點周圍的水深測量值，使用卡爾曼濾波對節(jié)點的深度進行估計 并計算估計值對應的不確定度。由這些已知深度和不確定度的節(jié)點組成的面成為CUBE面。 CUBE面可以被用于輔助剔除異常點，或者也可以直接當做測深產(chǎn)品進行輸出。
[0003] CUBE算法為當前多波束處理提供了很好的處理手段。但是值得注意的是，CUBE最 開始設計是面向實時數(shù)據(jù)處理需求，這也限制了算法的一些通用性和靈活性，比如⑶BE算 法基于了很多假設，包括格網(wǎng)節(jié)點附近測深點數(shù)據(jù)深度期望一致、符合高斯概率分布。但由 于現(xiàn)有的CUBE算法中格網(wǎng)被要求設置為均勻大小，會導致部分格網(wǎng)中的測深點數(shù)據(jù)嚴重偏 離假設條件，最終測得的深度誤差大，精度低，不滿足現(xiàn)有的工作需要。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 鑒于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明目的在于提供一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測 深估計方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術中現(xiàn)有的CUBE算法中格網(wǎng)被要求設置為均勻大小， 會導致部分格網(wǎng)中的測深點數(shù)據(jù)嚴重偏離假設條件，最終測得的深度誤差大，精度低，不滿 足現(xiàn)有的工作需要的缺陷。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] -種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其中，方法包括；
[0008] A、獲取要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點，獲取多波束系統(tǒng)在測區(qū)測試過 程中的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的水平測量方差和垂直測量方差；
[0009] B、將測區(qū)按照預先設置的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格網(wǎng)，各個第一格網(wǎng)的頂點記 為第一格網(wǎng)節(jié)點；
[0010] C、計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點的第一 均方差，計算測深點的深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，根據(jù)第二均方 差調(diào)節(jié)節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割；
[0011] D、重復上述步驟C，直到格網(wǎng)無法劃分，獲取測區(qū)內(nèi)所有格網(wǎng)頂點為最終的自適應 選擇節(jié)點；
[0012] E、獲取在自適應選擇節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，并根據(jù)測深點的 水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計，對估計結果進行濾波處理生成最終節(jié) 點水深估計結果并輸出。
[0013]所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其中，所述步驟B還包括： [0014] Bl、將第一格網(wǎng)的初始權重值設置為0。
[0015] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其中，所述步驟C具體包括：
[0016] C1、計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點深度的 第一均方差；
[0017] C2、將測深點的深度值按照值的大小進行排序，獲取排序后序列中的中值，選擇深 度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點；
[0018] C3、重新計算深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，若第二均方差 大于一指定均方差且節(jié)點所在的格網(wǎng)內(nèi)測深點數(shù)大于一指定值N，將該格網(wǎng)附近格網(wǎng)的權 重值加1，N為自然數(shù)；
[0019] C4、獲取權重值大于一預定閥值的第一格網(wǎng)均勻分割為四個小格網(wǎng)。
[0020] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其中，所述步驟C4中的預定 閥值為Sk/2, Sk為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目。
[0021 ]所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其中，所述步驟E具體包括： [0022] E1、獲取在自適應節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，根據(jù)測深點的水平 測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計模型為：
[0023]
[0024] 式中，CUpofj*別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差，Slj為測深點i與節(jié) 點j之間的距離，ζΑ測深點i水深，Sh為水平精度尺度因子，α為指定的階數(shù)，Δ_為最小節(jié) 點間距；
[0025] Ε2、根據(jù)中值濾波對測深點序列進行排序；
[0026] Ε3、根據(jù)卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭代處理，生成最終節(jié)點水 深估計結果并輸出。
[0027] -種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)包括：
[0028] 測區(qū)及測深點獲取模塊，用于獲取要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點，獲 取多波束系統(tǒng)在測區(qū)測試過程中的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的水 平測量方差和垂直測量方差；
[0029] 第一格網(wǎng)劃分模塊，用于將測區(qū)按照預先設置的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格網(wǎng)， 各個第一格網(wǎng)的頂點記為第一格網(wǎng)節(jié)點；
[0030] 第二格網(wǎng)劃分模塊，用于計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍 內(nèi)所有測深點的第一均方差，計算測深點的深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均 方差，根據(jù)第二均方差調(diào)節(jié)節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割； [0031 ]自適應選擇節(jié)點確定模塊，用于檢測到格網(wǎng)無法劃分時，獲取測區(qū)內(nèi)所有格網(wǎng)頂 點為最終的自適應選擇節(jié)點；
[0032]水深估計模塊，用于獲取在自適應選擇節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深 點，并根據(jù)測深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計，對估計結果進行 濾波處理生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。
[0033] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述第一格網(wǎng)劃分模 塊還包括：
[0034] 初始權重設置單元，用于將第一格網(wǎng)的初始權重值設置為0。
[0035] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述第二格網(wǎng)劃分模 塊具體包括：
[0036]計算單元，用于計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測 深點深度的第一均方差；
[0037] 排序單元，用于將測深點的深度值按照值的大小進行排序，獲取排序后序列中的 中值，選擇深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點；
[0038] 權重調(diào)整單元，用于重新計算深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方 差，若第二均方差大于一指定均方差且節(jié)點所在的格網(wǎng)內(nèi)測深點數(shù)大于一指定值N，將該格 網(wǎng)附近格網(wǎng)的權重值加 I，N為自然數(shù)；
[0039] 格網(wǎng)分割單元，用于獲取權重值大于一預定閥值的第一格網(wǎng)均勻分割為四個小格 網(wǎng)。
[0040] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述格網(wǎng)分割單元中 的預定閥值為Sk/2, Sk為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目。
[0041 ]所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述水深估計模塊具 體包括：
[0042]模型建立單元，用于獲取在自適應節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，根 據(jù)測深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計模型為：
[0043]
[0044] 式中，別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差，Slj為測深點i與節(jié) 點j之間的距離，ζΑ測深點i水深，Sh為水平精度尺度因子，α為指定的階數(shù)，Δ_為最小節(jié) 點間距，σ|彳為每個測深點的水平測量方差，和垂直測量方差（oh)為每個測深點的垂直 測量方差；
[0045] 中值濾波單元，用于根據(jù)中值濾波對測深點序列進行排序；
[0046] 水深估計結果輸出單元，用于根據(jù)卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭 代處理，生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。
[0047] 本發(fā)明提供了一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法及系統(tǒng)，本發(fā)明可 使節(jié)點周圍的測深點更符合深度期望一致的假設條件，從而生成更加精確的CUBE面，有助 于剔除多波束測量過程中的異常值，提高了測深估計的精度。
【附圖說明】
[0048] 圖1為本發(fā)明中一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法的較佳實施例的 流程圖。
[0049] 圖2為現(xiàn)有技術中均勻節(jié)點選擇方法的節(jié)點和測深點示意圖。
[0050] 圖3為本發(fā)明中一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法的具體應用實施 例的自適應節(jié)點選擇方法的節(jié)點和測深點示意圖。
[0051] 圖4為本發(fā)明的一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)的較佳實施例的 功能原理框圖。
【具體實施方式】
[0052]為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說 明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0053]本發(fā)明還提供了一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法的較佳實施例 的流程圖，如圖1所示，其中，方法包括：
[0054] 步驟S100、獲取要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點，獲取多波束系統(tǒng)在測 區(qū)測試過程中的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的水平測量方差和垂直 測量方差；
[0055]步驟S200、將測區(qū)按照預先設置的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格網(wǎng)，各個第一格網(wǎng) 的頂點記為第一格網(wǎng)節(jié)點；
[0056]步驟S300、計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點 的第一均方差，計算測深點的深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，根據(jù)第 二均方差調(diào)節(jié)節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割；
[0057]步驟S400、重復上述步驟S300,直到格網(wǎng)無法劃分，獲取測區(qū)內(nèi)所有格網(wǎng)頂點為最 終的自適應選擇節(jié)點；
[0058]步驟S500、獲取在自適應選擇節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，并根據(jù) 測深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計，對估計結果進行濾波處理生 成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。
[0059] 具體實施時，所述步驟SlOO具體為要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點，獲 取分析多波束系統(tǒng)測深過程中的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的水平 測量方差（)和垂直測量方差（σ^·)。
[0060] 進一步地實施例中時，所述步驟S200還包括：
[0061 ]步驟S201、將第一格網(wǎng)的初始權重值設置為0。
[0062] 具體實施時，所述步驟S200具體為將測區(qū)均勻劃分為粗糙大格網(wǎng)，簡稱第一格網(wǎng)， 一般設置為50m*50m的網(wǎng)格，根據(jù)測區(qū)面積大小可適當調(diào)整。每個格網(wǎng)初始權重值0。第一格 網(wǎng)范指第一次劃分后的格網(wǎng)。
[0063] 進一步的實施例，所述步驟S300具體包括：
[0064]步驟S301、計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點 深度的第一均方差；
[0065]步驟S302、將測深點的深度值按照值的大小進行排序，獲取排序后序列中的中值， 選擇深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點；
[0066]步驟S303、重新計算深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，若第二 均方差大于一指定均方差且節(jié)點所在的格網(wǎng)內(nèi)測深點數(shù)大于一指定值N，將該格網(wǎng)附近格 網(wǎng)的權重值加 I，N為自然數(shù)；
[0067]步驟S304、獲取權重值大于一預定閥值的第一格網(wǎng)均勻分割為四個小格網(wǎng)。
[0068]具體實施時，步驟S304中的預定閥值為Sk/2,Sk為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目。計算距離第 一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)（一般設定距離<5%水深;水深誤差小于國際水道 測量組織IHO規(guī)定最大允許誤差）內(nèi)所有測深點深度的第一均方差，j為格網(wǎng)節(jié)點編號。
[0069]
[0070]
[0071] 其中ζ i為測深點i水深，M為所選擇的測深點數(shù)目，μ為所選擇的測深點的均值。將 測深點的深度值進行排序，以序列中值作為該格網(wǎng)參考值，選擇深度值在中值三倍第一均 方差內(nèi)的測深點。重新計算被選擇的測深點深度的第二均方差σ^2。如果Cff.大于指定值 σ(1并且該節(jié)點測深點數(shù)大于指定值Ν，將該節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值加1。
[0072] 其中，可選擇為所有測深點垂直不確定度cfb的中值，N值設置為10或者以上。 根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)質(zhì)量情況及成果需要，和N也可進行調(diào)整。數(shù)據(jù)質(zhì)量高，可以設置適 當?shù)鸵稽c。成果輸出分辨率低，N值可以設置適當高一些。對權重值大于Sk/2的格網(wǎng)進行分 害J(S k為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目），化分為四個小格網(wǎng)。如圖2所示為均勻節(jié)點選擇方法的節(jié)點 和測深點示意圖，如圖3所示為本發(fā)明中一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法 的具體應用實施例的自適應節(jié)點選擇方法的節(jié)點和測深點示意圖。其中1為節(jié)點，2為測深 點。節(jié)點為劃分的格網(wǎng)的頂點，節(jié)點為預先待定的測深點。
[0073]所述步驟S400具體為將所有格網(wǎng)的權重值重設為0,重復步驟S300,直到格網(wǎng)無法 繼續(xù)劃分，此時各個格網(wǎng)對應的頂點為最終確定的自適應選擇節(jié)點。
[0074]進一步地實施例中，所述步驟S500具體包括：
[0075]步驟S501、獲取在自適應節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，根據(jù)測深點 的水平測畺玄荖妨垂首測畺玄荖對爺占水燦講桿估訐摁型為：
[0076]
[0077] 式中，D小分別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差，為測深點i與 節(jié)點j之間的距離，測深點i水深，Sh為水平精度尺度因子，α為指定的階數(shù)，Amin為最小 節(jié)點間距；
[0078]步驟S502、根據(jù)中值濾波對測深點序列進行排序；
[0079]步驟S503、根據(jù)卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭代處理，生成最終 節(jié)點水深估計結果并輸出。
[0080] 具體實施時，選擇在節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)（一般設定距離<5%水深； 水深誤差小于IHO規(guī)定最大允許誤差）的水深點對節(jié)點水深進行估計。測深點i對節(jié)點j的預 報信息樽型為：
[0081]
[0082] 式中，屯，0^分別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差。Slj為測深點i與 節(jié)點j之間的距離。測深點i水深。Sh為水平精度尺度因子，一般取1.96為指定的階數(shù)， 一般取2。Amin為最小節(jié)點間距。
[0083] 利用中值濾波對測深點序列進行排序，靠近中位數(shù)的值前移，遠離中位數(shù)的值后 移。利用卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭代處理，生成最終節(jié)點水深估計結 果并輸出。
[0084] 本發(fā)明還提供了一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)的較佳實施例 的功能原理框圖，如圖4所示，其中，系統(tǒng)包括：
[0085] 測區(qū)及測深點獲取模塊100,用于獲取要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點， 獲取多波束系統(tǒng)在測區(qū)測試過程中的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的 水平測量方差和垂直測量方差;具體如上方法實施例所述。
[0086] 第一格網(wǎng)劃分模塊200,用于將測區(qū)按照預先設置的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格 網(wǎng)，各個第一格網(wǎng)的頂點記為第一格網(wǎng)節(jié)點;具體如上方法實施例所述。
[0087]第二格網(wǎng)劃分模塊300,用于計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差 范圍內(nèi)所有測深點的第一均方差，計算測深點的深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第 二均方差，根據(jù)第二均方差調(diào)節(jié)節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次 分割;具體如上方法實施例所述。
[0088]自適應選擇節(jié)點確定模塊400,用于檢測到格網(wǎng)無法劃分時，獲取測區(qū)內(nèi)所有格網(wǎng) 頂點為最終的自適應選擇節(jié)點;具體如上方法實施例所述。
[0089]水深估計模塊500,用于獲取在自適應選擇節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測 深點，并根據(jù)測深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計，對估計結果進 行濾波處理生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出；具體如上方法實施例所述。
[0090]所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述第一格網(wǎng)劃分模 塊還包括：
[0091 ]初始權重設置單元，用于將第一格網(wǎng)的初始權重值設置為0 ;具體如上方法實施例 所述。
[0092]所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述第二格網(wǎng)劃分模 塊具體包括：
[0093]計算單元，用于計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測 深點深度的第一均方差;具體如上方法實施例所述。
[0094]排序單元，用于將測深點的深度值按照值的大小進行排序，獲取排序后序列中的 中值，選擇深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點;具體如上方法實施例所述。
[0095] 權重調(diào)整單元，用于重新計算深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方 差，若第二均方差大于一指定均方差且節(jié)點所在的格網(wǎng)內(nèi)測深點數(shù)大于一指定值N，將該格 網(wǎng)附近格網(wǎng)的權重值加 I，N為自然數(shù);具體如上方法實施例所述。
[0096] 格網(wǎng)分割單元，用于獲取權重值大于一預定閥值的第一格網(wǎng)均勻分割為四個小格 網(wǎng)；具體如上方法實施例所述。
[0097] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述格網(wǎng)分割單元中 的預定閥值為Sk/2，S k為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目；具體如上方法實施例所述。
[0098] 所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其中，所述水深估計模塊具 體包括：
[0099] 模型建立單元，用于獲取在自適應節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，根 據(jù)測深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計模型為：
[0100]
[0101]式中，(^，σ|分別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差，Slj為測深點i與 節(jié)點j之間的距離，測深點i水深，Sh為水平精度尺度因子，α為指定的階數(shù)，Amin為最小 節(jié)點間距，為每個測深點的水平測量方差，和垂直測量方差（σ^·)為每個測深點的垂 直測量方差;具體如上方法實施例所述。
[0102] 中值濾波單元，用于根據(jù)中值濾波對測深點序列進行排序;具體如上方法實施例 所述。
[0103] 水深估計結果輸出單元，用于根據(jù)卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭 代處理，生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出；具體如上方法實施例所述。
[0104] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法及系 統(tǒng)，方法包括:獲取要進行測深的測區(qū)及測深點;將測區(qū)按照預設的網(wǎng)格面積均勻劃分為第 一格網(wǎng);計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點的第一均方 差，計算測深點的深度值在中值三倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，根據(jù)第二均方差調(diào) 節(jié)格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割；重復上述步驟，直到格網(wǎng)無法劃 分，獲取最終的自適應選擇節(jié)點;根據(jù)自適應選擇節(jié)點生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。 本發(fā)明可使節(jié)點周圍的測深點更符合深度期望一致的假設條件，從而生成更加精確的CUBE 面，有助于剔除多波束測量過程中的異常值，提高了測深估計的精度。
[0105] 應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可 以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保 護范圍。
【主權項】
1. 一種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其特征在于，方法包括； A、 獲取要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點，獲取多波束系統(tǒng)在測區(qū)測試過程中 的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的水平測量方差和垂直測量方差； B、 將測區(qū)按照預先設置的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格網(wǎng)，各個第一格網(wǎng)的頂點記為第 一格網(wǎng)節(jié)點； C、 計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點的第一均方 差，計算測深點的深度值在中值Ξ倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，根據(jù)第二均方差調(diào) 節(jié)節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割； D、 重復上述步驟C，直到格網(wǎng)無法劃分，獲取測區(qū)內(nèi)所有格網(wǎng)頂點為最終的自適應選擇 節(jié)點； E、 獲取在自適應選擇節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，并根據(jù)測深點的水平 測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計，對估計結果進行濾波處理生成最終節(jié)點水 深估計結果并輸出。2. 根據(jù)權利要求1所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其特征在于，所 述步驟B還包括： B1、將第一格網(wǎng)的初始權重值設置為0。3. 根據(jù)權利要求2所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其特征在于，所 述步驟C具體包括： C1、計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點深度的第一 均方差； C2、將測深點的深度值按照值的大小進行排序，獲取排序后序列中的中值，選擇深度值 在中值Ξ倍均方差內(nèi)的測深點； C3、重新計算深度值在中值Ξ倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，若第二均方差大于 一指定均方差且節(jié)點附近格網(wǎng)內(nèi)測深點數(shù)大于一指定值N，將該格網(wǎng)附近格網(wǎng)的權重值加 1，N為自然數(shù)； C4、獲取權重值大于一預定閥值的第一格網(wǎng)均勻分割為四個小格網(wǎng)。4. 根據(jù)權利要求3所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其特征在于，所 述步驟C4中的預定閥值為Sk/2，Sk為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目。5. 根據(jù)權利要求4所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計方法，其特征在于，所 述步驟E具體包括： E1、獲取在自適應節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，根據(jù)測深點的水平測量 方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計模型為：式中，du，4分別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差，δι功測深點i與節(jié)點j 之間的距離，ζ功測深點i水深，Sh為水平精度尺度因子，α為指定的階數(shù)，Amin為最小節(jié)點間 距； E2、根據(jù)中值濾波對測深點序列進行排序； E3、根據(jù)卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭代處理，生成最終節(jié)點水深估 計結果并輸出。6. -種基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括： 測區(qū)及測深點獲取模塊，用于獲取要進行測深估計的測區(qū)及測區(qū)內(nèi)的測深點，獲取多 波束系統(tǒng)在測區(qū)測試過程中的各項誤差源，根據(jù)誤差傳播模型，計算每個測深點的水平測 量方差和垂直測量方差； 第一格網(wǎng)劃分模塊，用于將測區(qū)按照預先設置的網(wǎng)格面積均勻劃分為第一格網(wǎng)，各個 第一格網(wǎng)的頂點記為第一格網(wǎng)節(jié)點； 第二格網(wǎng)劃分模塊，用于計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所 有測深點的第一均方差，計算測深點的深度值在中值Ξ倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方 差，根據(jù)第二均方差調(diào)節(jié)節(jié)點附近格網(wǎng)的權重值，根據(jù)權重值對第一格網(wǎng)進行二次分割； 自適應選擇節(jié)點確定模塊，用于檢測到格網(wǎng)無法劃分時，獲取測區(qū)內(nèi)所有格網(wǎng)頂點為 最終的自適應選擇節(jié)點； 水深估計模塊，用于獲取在自適應選擇節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，并 根據(jù)測深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計，對估計結果進行濾波處 理生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。7. 根據(jù)權利要求6所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其特征在于，所 述第一格網(wǎng)劃分模塊還包括： 初始權重設置單元，用于將第一格網(wǎng)的初始權重值設置為0。8. 根據(jù)權利要求7所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其特征在于，所 述第二格網(wǎng)劃分模塊具體包括： 計算單元，用于計算距離第一格網(wǎng)節(jié)點周圍指定距離且在一定誤差范圍內(nèi)所有測深點 深度的第一均方差； 排序單元，用于將測深點的深度值按照值的大小進行排序，獲取排序后序列中的中值， 選擇深度值在中值Ξ倍均方差內(nèi)的測深點； 權重調(diào)整單元，用于重新計算深度值在中值Ξ倍均方差內(nèi)的測深點的第二均方差，若 第二均方差大于一指定均方差且節(jié)點所在的格網(wǎng)內(nèi)測深點數(shù)大于一指定值N，將該格網(wǎng)附 近格網(wǎng)的權重值加1，N為自然數(shù)； 格網(wǎng)分割單元，用于獲取權重值大于一預定閥值的第一格網(wǎng)均勻分割為四個小格網(wǎng)。9. 根據(jù)權利要求8所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其特征在于，所 述格網(wǎng)分割單元中的預定閥值為Sk/2，Sk為格網(wǎng)k上的節(jié)點數(shù)目。10. 根據(jù)權利要求9所述的基于自適應選擇節(jié)點的多波束測深估計系統(tǒng)，其特征在于， 所述水深估計模塊具體包括： 模型建立單元，用于獲取在自適應節(jié)點周圍指定距離和誤差范圍內(nèi)的測深點，根據(jù)測 深點的水平測量方差及垂直測量方差對節(jié)點水深進行估計模型為：式中，別表示測深點i對節(jié)點j的預報水深和預報方差，δυ為測深點i與節(jié)點j 之間的距離，ζ功測深點i水深，Sh為水平精度尺度因子，α為指定的階數(shù)，Amin為最小節(jié)點間 距，為每個測深點的水平測量方差，和垂直測量方差（0?)為每個測深點的垂直測量 方差； 中值濾波單元，用于根據(jù)中值濾波對測深點序列進行排序； 水深估計結果輸出單元，用于根據(jù)卡爾曼濾波對排序后的測深點數(shù)據(jù)序列進行迭代處 理，生成最終節(jié)點水深估計結果并輸出。
【文檔編號】G01F23/28GK105841777SQ201610154703
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】李清泉, 汪馳升, 朱家松
【申請人】深圳大學