[发明专利]一种基于多波束接收技术的富钴结壳厚度的测量方法

权利要求书

1.一种基于多波束接收技术的富钴结壳厚度的测量方法，其特征在于所述方法具体如下：

利用多波束接收技术，发射线阵与接收线阵采用T型布置方式，发射线阵平行于测线方向，接收线阵垂直于测线方向，所述的测线方向是结壳厚度测量设备所安装的潜水器载体的航向；

首先发射线阵发射窄带高频PCW信号，将窄带高频信号发射的次数定义为奇数帧，利用接收波束形成技术获得多个接收条带，进而获得垂直于测线方向多个测量点的海底回波信号，海水与海底界面的后向散射信号较强，通过底检测算法计算沿垂直测线方向的海底微地形，获得富钴结壳表面垂直测线方向的起伏结构；对走航过程中多次发射和接收的数据进行联合处理，结合每次测量的姿态信息，获得海底的三维微地形信息，通过几何关系计算出每个波束内后向散射信号的入射掠射角；

再次发射具有高时延分辨力宽带低频信号，此处将高时延分辨力宽带低频信号的发射次数定义为偶数帧，实现结壳穿透，通过波束形成获取每个波束内的信号时间序列，在每个波束内估计结壳厚度初始值；将测量研究获得的不同入射掠射角对结壳厚度测量的影响曲线应用到各个测点的结壳厚度测量结果中，对结壳厚度测量结果进行修正，获得结壳厚度最终值从而提高结壳厚度的测量精度；奇数帧信号与偶数帧信号交替发射，实现结壳厚度精确连续测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于多波束接收技术的富钴结壳厚度的测量方法，其特征在于所述结壳厚度初始值的估计方法：波束形成后共输出K个波束，选取第k个波束的输出结果R_k(t)，根据历史调查数据设置结壳厚度上限，结合发射信号长度，选取二者之和的2倍作为时间窗长度对数据进行截取；其中，截取的起始点以奇数帧信号获取的相应波束内的底检测初始值为参考，向前滑动最大结壳厚度对应的时间长度，从而避免底检测不准确导致海底真值丢失；经过时间窗截取的信号进行带通滤波，滤波器参数的选取根据发射信号带宽以及发射频率的上、下限而定；数据经过滤波处理后，利用滑动时间窗分段处理，滑动窗采用1/2覆盖；选取后的数据进行加窗处理后进行快速傅里叶变换，其结果与发射信号S(t)加窗后的FFT结果进行互相关，然后进行快速傅里叶逆变换，从而获得滑动窗内信号与发射信号的广义互相关结果，利用该结果进行滑动窗内的局部峰值检测；移动滑动窗获取整个时间窗内的多个局部峰值，多个局部峰值作为结壳上、下界面的备选值；采用质点滤波器对结壳上、下界面的变化进行跟踪：首先利用相应波束前序输出结果对相应波束域输出的多个局部峰值进行PF跟踪，再利用相邻波束跟踪的结果在垂直航向上进行跟踪，实现二维平面的跟踪，进而给出连续的上、下界面值，利用上、下界面值计算结壳厚度，以该结果作为各个波束内结壳厚度初始值。