声线跟踪报告.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.05M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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海洋测绘圆走航基准传递测量点坐标计算及精度报告 ------------------------------------- 学生：王慧丹学号：2015301610263 指导老师：赵建虎 1.计算原理及必要性优点：圆校准方法无需顾及声速误差，能实现高精度海底基准传递。 2.计算过程使用工具：C#、Excel、matlab (1)将已知数据读入； (2)设水面 Z 坐标为 0 且 Z 轴指向垂直向下； (3)设待解算点的坐标初值为(X0,Y0,Z0)，其中 X0、Y0 代入船行圆走点位平均值，Z0 设为 65m； (4)以声速传播均值为等效声速 v0(圆校准方法无需顾及声速误差)； (5)按原理中的步骤列出误差方程 V=Bx+L,计算对应 B、L 值； (6)迭代求解(迭代收敛情况见下节图表内)； (7)精度计算及相关图表绘制；窗体框架搭建：

3.计算结果及分析测量点 X 坐标精度 4841936.6102 316109.2939 59.6601 0.5351 0.6708 Y Z 0.2459 迭代计算改正数 1 2 3 4 5 dy dx dz 精度评定 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 0.8000 0.7000 0.6000 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 Dx Dy Dz 经过精度检验，测量点的 X,Y,Z 坐标精度均在分米级别，大致符合期望的精度范围。若改变等效声速，测量点的平面坐标(X,Y)变化不大但求得的深度值(Z)有较大变化。改进：可用声线跟踪改正代替等效声速确定声波在水中实际的传播距离以提高定位精度。上图将 Z 值置为负值以便展示实际位置情况。

4.附录 C#计算代码：(结构体、输出、矩阵运算、读文件代码省略) Matlab 绘图代码：

海洋测绘声线跟踪编程报告 ------------------------------------- 学生：王慧丹学号：2015301610263 指导老师：赵建虎 1.原理及必要性 1.1.声线跟踪实际测量中由于大量存在非垂直入射波束，简单的一级近似计算精度难以满足要求，因此研究高精度声线跟踪算法是十分重要的。声线跟踪是建立在声速剖面基础上的一种波束脚印（投射点）相对船体坐标系坐标的计算方法。声线跟踪通常采用层追加方法，即将声速剖面内相邻的两个声速样点划分为一层，层内声速变化可以假设为常值或常梯度。

1.2.基于层内常声速(g=0)下的声线跟踪方法 2.计算过程 2.1.工具 C#、Excel 2016 2.2.流程图读入声速-深度数据，组成声速分层数据，并将其绘图显示读入测量点数据（声音传播方向 angle、时间 dT、换能器在水下的深度 draft）以点位对应换能器在水下的深度为起算点，代入 angle 计算声音在 i 层中的传播时间 Ti 及该层内水平方向传播距离 Di 按折射规律计算在 i+1 层声音传播角度 angle(i+1)，重复以上步骤逐层累加时间 Ti,直到累加值 T>=Dt,记录该层位置(若声速-声速数据不足，以下声速以最后一层声速为准) 求出在最后一层声音传播的时间，用线性内插的方式计算在该层中声音传播的深度 dz 和水平距离 dx

将计算数据累加得到测量点的坐标（X,Z）将该坐标与参考坐标对比，生成报告，检查结果 2.3.窗体框架搭建：包含导入数据、计算并生成报告、绘图显示(声线剖面)三个主要功能，并均能显式表示： 3.计算结果及精度检核以下图分别显示读入点数据显示结果、计算报告（包括计算得到的坐标值和与参考坐标值对比差值 DX DZ）、声速-深度关系图:

单位：m 计算坐标与参考坐标差值图表 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 -0.01 -0.02 -0.03 Point ID 1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 dX dZ 经过精度检验，测量点的 X,Z 坐标与参考值的误差小于 0.035m。通过以上图表及原始数据对比发现当水浅时计算的(X,Z)坐标与参考值相差更大，经分析这可能与所使用的方法有关。 4.附录 C#读声速-深度文件代码：

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