автореферат диссертации по транспорту, 05.22.17, диссертация на тему:Разработка и исследование процедур камеральной обработки данных многолучевых эхолотов

Министерство транспорта Российской Федерации Департамент морского транспорта Государственная морская академия им. адм. С.О. Макарова

На правах рукописи

РГБ ОД

1 и Г:;, г:::

КРЮКОВ Игорь Владимирович

УДК 528.22 (26)

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕДУР КАМЕРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ МНОГОЛУЧЕВЫХ

ЭХОЛОТОВ

Специальность - 05.22.17 - Водные пути сообщения и гидрография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Северном государственном федеральном унитарном научно-производственном предприятии по морским геологоразведочным работам ГНПП «Севморгео».

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и

техники Российской Федерации доктор технических наук, профессор И.А. Блинов

Официальные оппоненты: Председатель Российского

Гидрографического общества доктор технических наук H.H. Неронов

кандидат технических наук А.Е. Волков

Ведущая организация: ГП ПМГРЭ

Защита состоится «17» апреля 2000 г. в {О -00 часов на заседании Специализированного совета Д 101.02.02. Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова по адресу: Санкт-Петербург, Косая линия, дом 15-а, ауд. 216.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГМА им. адм. С.О. Макарова.

Автореферат разослан « » 2000 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в двух экземплярах просим направлять в адрес ученого секретаря Специализированного совета ГМА по адресу: 199026, Санкт-Петербург, Косая линия, дом 15-а, ГМА.

Ученый секретарь Специализированного совета Д 101.02 к.т.н., доцент

В.А. Прокофьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Всестороннее изучение Мирового Океана с целью использования его ресурсов является одной из глобальных проблем человечества. Создание многолучевых эхолотов вывело эту проблему на качественно новый уровень. С появлением высокоточных сертифицированных систем нового поколения, в которых используются новейшие конструкторские решения при разработке акустических излучателей и при создании новых технологий цифровой сигнальной обработки, многолучевые эхолоты становятся наиболее эффективным средством для проведения гидрографических работ, так как у значительно снижают материальные и временные затраты за счет расширения полосы обзора и увеличения объема собираемых данных.

Однако при использовании многолучевых систем, в отличие от однолучевых, возникают дополнительные проблемы по обеспечению необходимых точностей измерений глубин. Они определяются рядом факторов. Поскольку современный эхолот может работать только в комплексе с датчиками навигационной информации и информации о пространственной ориентации судна-носителя, то наряду с учетом погрешностей, вносимых самим эхолотом, появляется необходимость в учете погрешностей измерений этих датчиков, существенно влияющих на качество выходной информации, особенно при проведении глубоководных промеров. Необходимо также вводить поправки за рефракцию наклонных акустических лучей при их распространении в неоднородной морской среде.

Перечисленные задачи требуют детального рассмотрения, учитывая высокие требования, предъявляемые к. точности определения глубин при проведении гидрографических у промеров и, особенно, для успешного осуществления геофизических и геоморфологических исследований. Так, для проведения качественной магнитной съемки на континентальном шельфе или в Мировом Океане необходимо у

как можно более точное знание форм рельефа дна в зоне промера. Только в этом случае можно корректно провести учет влияния резко расчлененного рельефа на измеряемые значения геомагнитного поля.

Обработка данных многолучевых эхолотов становится особо актуальной задачей именно теперь в связи с вводом в эксплуатацию первого отечественного многолучевого эхолота «Сапфир» и использованием на нескольких российских научных судах аналогичных зарубежных систем (НИС «Геленджик» -81М1ШЗ ЕМ 128, НИС «Петр Котцов» - ЗШЯАБ ЕМ 100, ЗАО «Морской канал Санкт-Петербурга» - ЗУМИАБ ЕМ 300).

Цель работы - разработка и теоретическое обоснование эффективных процедур камеральной обработки выходных данных измерительного комплекса на базе многолучевого эхолота с целью повышения их качества, оценка точности результатов промера после проведенной обработки.

Научная новизна диссертации заключается в разработке ряда оригинальных подходов к определению систематических погрешностей углов крена и дифферента судна, к выбору информативных гидрологических горизонтов в вертикальном профиле скорости звука. Опробована схема комплексирования навигационной информации от нескольких датчиков в камеральной обработке для определения координат судна на моменты излучения эхолота. Впервые предложено применение алгоритмов, использующих основные положения метода локальной аппроксимации, для статистической обработки массивов измеренных глубин.

Практическая ценность результатов работы

определяется тем, что был предложен последовательный технологический цикл обработки данных, выдаваемых измерительным комплексом на базе многолучевого эхолота, от их выбора из базы данных до формирования регулярного,

подготовленного для построения отчетных планшетов массива глубин с привязкой к навигационным данным. На основе разработанных алгоритмов был создан комплекс программно-математического обеспечения с широкими возможностями графического интерфейса.

Методы исследования. Теоретические основы работы базировались на методах акустики, вычислительной математики, теории вероятности и статистики, линейной алгебры, интегрального и дифференциального исчисления.

Проверка разработанных процедур проводилась по результатам промерных работ, выполненных эхолотом БШИАБ ЕМ 128 на НИС «Геленджик» в 1996 году, а также в ходе численного моделирования.

Реализация результатов исследования. Разработанные процедуры камеральной обработки навигационно-батиметрической информации использовались в госбюджетной НИР № 601 «Разработать и создать навигационно-батиметрический управляющий комплекс на базе АСУД-4 в составе многолучевых эхолотов», входящей в федеральную целевую программу «Мировой океан» Департамента науки и морских работ Министерства Природных Ресурсов РФ. Государственный регистрационный номер темы 01980008826.

Результаты исследований применялись во время рейсов на НИС «Академик Александр Карпинский», принадлежащем ГП «Полярная морская геологоразведочная экспедиция», они внедрены в комплексе камеральной обработки данных многолучевого эхолота «Сапфир».

Апробация работы. Основные положения диссертации и научно-технические результаты исследований докладывались автором на третьей научно-технической конференции «Современное состояние, проблемы навигации и океанографии» НО-98 (Санкт-Петербург, май 1998 г.), на Заседании круглого

стола Гидрографического Общества России совместно с Общественным институтом навигации (Санкт-Петербург, май 1999 года.

Публикации. По теме диссертации опубликованы пять научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 116 машинописных листов, включая 4 приложения, 29 рисунков и список литературы из 88 наименований.

На защиту выносятся:

сравнительный анализ существующих алгоритмов камеральной обработки данных многолучевых эхолотов;

- разработанные процедуры, использованные при создании ПМО комплекса камеральной обработки;

- результаты апробирования предложенных процедур, полученные по материалам промерных работ, выполненных эхолотом БШЯАР ЕМ 12Б, а также с использованием модельных данных ЭШ1 «Сапфир».

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель исследования, описаны рассмотренные вопросы и основные результаты работы.

ГЛАВА I. Анализ современного состояния проблемы обработки данных многолучевых эхолотов.

В п. 1.1 приведено краткое описание общей структуры измерительных аппаратно-программных комплексов на базе

различных зарубежных многолучевых эхолотов и более подробно рассматривается один из блоков этих комплексов -блок камеральной обработки.

Указывается, что несмотря на использование каждым разработчиком программных продуктов собственных подходов для решения проблемы повышения эффективности обработки больших объемов данных измерительного комплекса с целью выделения полезной информации, анализ существующих материалов указывает на общую модульную структуру программно-математического обеспечения, каждый модуль которого решает свои специфические задачи.

Отмечается, что и в России появились первые работы, связанные с вопросами камеральной обработки данных многолучевых систем. Они ведутся сейчас по двум направлениям: для разрабатываемого в Гос. НИНГИ МО РФ семейства фазовых гидролокаторов бокового обзора АГКПС и разрабатываемого НИИ «Риф» по заказу МПР РФ глубоководного многолучевого эхолота «Сапфир» (функциональная схема . навигационно-батиметрического комплекса на его основе приведена на Рис. 1). Существующие на сегодняшний день разработки в основном представляют собой отдельные программные модули, использующие упрощенные алгоритмы, учитывающие влияние лишь ряда факторов на излучение, прием и распространение акустических лучей. Ограниченные возможности графического интерфейса и отсутствие строгой логической схемы процесса камеральной обработки создают определенные неудобства для пользователей. Именно поэтому перед ГНПП «Севморгео» была поставлена задача разработки законченного программного продукта, в котором были бы устранены отмеченные недостатки. Полученные при ее решении результаты были положены в основу данной диссертационной работы.

В п. 1.2 дается аналитический обзор основных алгоритмов, используемых в различных модулях зарубежных программных продуктов камеральной обработки, отмечены как их

Эхолот Лаг

ГЭЛ-3 ИЭЛ-2М

Рис 1. Функциональная схема навигационно-батиметрического комплекса на базе ЭМЛ «Сапфир».

достоинства, так и значительные недостатки, которые необходимо устранять при создании нового программного обеспечения.

ГЛАВА II. Разработка и исследование процедур камеральной обработки информации от измерительного комплекса на базе многолучевого эхолота.

В данной главе излагаются предлагаемые процедуры последовательной обработки навигационно-батиметрических данных.

В п. 2.1 рассматривается алгоритм комплексирования навигационной информации, получаемой как от спутниковой навигационной системы, так и в результате счисления координат по данным лага и гирокомпаса. Если в режиме реального времени для оценки местоположения судна приходится использовать только измерения его координат на интервале At = 10-20 минут до текущего момента времени, то в условиях камеральной обработки эту оценку можно получить, используя не только предшествующие измерения, но и информацию о последующих измерениях:

ф,=0.5{ф?+фГ), (1)

я, =о.5(л;(2)

л

где ф^,ЯТ " оценки широты и долготы на момент полученные при использовании данных интервала времени

л

[7 — Д/;?], ф1~ - оценки широты и долготы на момент t, полученные при использовании данных интервала ? + Д/]. Тогда оценка точности определения местоположения судна

улучшится в л/2 по сравнению с оценками, получаемыми в реальном времени.

Если посылка сканирующего сигнала многолучевого эхолота произошла в момент времени Т, то координаты судна на этот момент определяются следующим образом:

(У-Л

Л Л 1-* ► I / А А \

<Рт=<Р,+-7Т-(<Р»*-<Р,)> (3)

Дг

А г

где А^'- интервал времени между соседними оценками местоположения судна: / < Т < ^ + А/'.

В п. 2.2. изложена процедура расчета глубин и координат точек отражения акустических сигналов от дна как в судовой системе координат, так и в географической системе. Вначале определяется величина фактического угла выхода луча многолучевого эхолота и направления его распространения в системе координат, связанной с положением антенны излучателя. Из-за наличия систематических погрешностей в углах крена и дифферента фактический угол выхода луча не совпадает с тем, который формируется эхолотом. Введем обозначения: 0} - формируемый эхолотом угол наклона ] -го

луча с учетом электронной стабилизации угла крена и возможного присутствия систематической ошибки в определении угла крена А в, у/ - не скомпенсированный угол дифферента на момент посылки эхолота (поскольку производится полная аппаратная компенсация измеренного угла дифферента, остается только систематическая ошибка в определении угла дифферента А^). Тогда из Рис.2 (на нем ось ОХ направлена в диаметральной плоскости судна, ось О У - в плоскости мидель шпангоута) видно, что угол фактического

Рис 2. Определение фактического угла выхода луча ЭМЛ «Сапфир» в системе координат, связанной с положением излучателя.

выхода } -го луча эхолота относительно вертикали (Х] определяется следующей формулой:

а} = агссо8(со8 0у соб^),

(5)

а угол направления распространения луча относительно плоскости мидель шпангоута судна /?. :

Без учета рефракции акустических лучей в водной среде ошибка определения глубины возрастает почти экспоненциально с увеличением угла наклона луча к вертикали. Это обстоятельство заставляет использовать информацию о гидрологических горизонтах при расчете пути луча в слоисто-неоднородной среде. Приводится алгоритм определения (с учетом гидрологии) глубин отражения hJ и горизонтальных

отстояний г . для лучей эхолота в системе координат, связанной с положением излучателя эхолота. После этого легко перейти в

Л

судовую систему координат. Далее, если известны ф,Х - оценки широты и долготы судна в географической системе координат на момент посылки эхолота, и ¥ ■ измеренный курсовой угол на тот же момент, тогда координаты точки отражения у -го луча эхолота в этой системе координат определяются следующим образом:

(6)

Л; = Л + Х^тЧ* ч-Г/сх^.

(7)

(8)

Здесь Xс - продольное отстояние места отражения у-го

луча от центра судна, Ус. - поперечное отстояние места

отражения у -го луча от центра судна.

В п. 2.3 описывается процедура автоматического выбора информативных горизонтов в профиле вертикального разреза скорости звука (ВРСЗ). Чем большее число гидрологических горизонтов участвует в расчете глубин и координат точек отражения акустических сигналов от дна, тем большее время он занимает. Поэтому необходима методика исключения из исходного профиля вертикального разреза скорости звука тех горизонтов, влиянием которых в пределах требуемой точности расчета можно пренебречь.

Задача отбора наиболее информативных горизонтов сводится к задаче нахождения наилучшего приближения к исходному профилю ВРСЗ, сохраняющему его основные особенности. Пусть у нас есть измерения скорости звука С(. на

глубинах ^ ( / = 1, N), известны примерный диапазон глубин в зоне промера и ширина диаграммы направленности эхолота. Всегда можно шаг за шагом выбрать п (п = 3,...,Ы)

горизонтов С\=СХ, с'я=С„),

используя следующий алгоритм: пусть уже отобраны 1-ый и / + 1-ый информативные гидрологические горизонты, а между ними существуют горизонты исходного профиля, тогда самым информативным из них является отстоящий на наибольшее

расстояние от прямой, соединяющей точки (с'^') и С геометрических позиций это означает, что максимальна площадь треугольника АхАгАъ (Рис. 3). В этом случае и модуль градиента скорости звука в слое АхАг, и модуль градиента скорости звука в слое А2А3 являются наилучшими

Рис 3. Исключение горизонтов в исходном профиле ВРСЗ.

приближениями к значениям средних модулей градиентов по слоям исходного профиля ВРСЗ, попадающим, соответственно, в области глубин Ах А2 и А2 А3. Таким образом последовательно

отбираются гидрологические горизонты, которые наилучшим образом аппроксимируют исходный профиль. Рассмотрим 6пМ(а,1) - величину отклонения в положениях следа луча на дне при расчете с выбранными п наиболее информативными

горизонтами и при расчете со всеми N горизонтами (в обоих случаях угол выхода луча а, время распространения луча t):

0 =

100%. (9)

На сетке допустимых углов и глубин в зоне промера 0 <(%1 < атах, 1гтт < < /гтах требуется проверить условие удовлетворения следующему критерию по мере увеличения п:

где ¿>тах - максимально допустимая величина отклонения в процентах к глубине (она определяется из конкретных требований точности, но не может превышать относительной суммарной СКП определения глубины), ^ определяется из

условия = В расчете нужно оставить птт

горизонтов, с которыми критерий начинает выполняться для всего диапазона углов и глубин.

Процедуры определения систематических погрешностей углов крена и дифферента и временной задержки передачи навигационных данных изложены в п. 2.4. Даже небольшие погрешности в определении углов крена и дифферента судна приводят к существенному изменению картины рельефа дна на больших глубинах. Они определяются наличием систематических погрешностей измерительных приборов. Далее, поскольку судно представляет собой динамическую систему, под действием различных факторов постоянно происходит изменение пространственной ориентации антенн эхолота, и, следовательно, требуется проведение новой калибровки

шах 5

(10)

оборудования. Предлагаются модернизированные по сравнению с зарубежными аналогами процедуры определения погрешностей крена и совместного определения погрешности дифферента и временной задержки передачи навигационных данных (эта задержка обусловлена временными затратами на расчет координат приемоиндикатором по сигналам спутников и на комплексирование навигационных данных в реальном времени). Использование этих процедур в камеральной обработке позволяет определить ошибки и ввести поправки уже после проведения съемки дна.

Наличие случайных погрешностей в измерениях обуславливает необходимость проведения площадной статистической обработки данных после компенсации систематических погрешностей. Эта обработка основана на применении методов среднеквадратических приближений, которые позволяют использовать избыточность информации для сглаживания случайных ошибок. Наиболее известным из них является классический метод наименьших квадратов (МНК). Базирующиеся на МНК алгоритмы площадной обработки данных, используемые в большинстве зарубежных программных продуктов, имеют ряд недостатков, а именно, требуют высокой пространственной плотности измерений для построения подходящих оценок и большого числа слагаемых в разложении. Использование метода локальной аппроксимации, являющегося, по сути, непараметрической модификацией МНК, позволяет в большей степени избежать этих ограничений. Метод не требует высокой пространственной плотности измерений, благодаря чему дает хорошие оценки для больших глубин при одном проходе судна над исследуемым районом дна. Также преимуществом использования МЛА является его самонастройка на неравномерную плотность исходных измерений по участкам исследуемого дна, связанную как с наличием перепадов глубин, так и нестабильностью параметров движения судна. В п. 2.5 изложена общая концепция метода и предложения по использованию его частного случая - нулевого

порядка локальной аппроксимации для статистической обработки данных многолучевых эхолотов.

ГЛАВА III. Точностные характеристики используемых процедур камеральной обработки.

В п. 3.1 дан анализ структуры ошибок измерительного комплекса на базе многолучевого эхолота «Сапфир», установленного на НИС «Акад. Александр Карпинский», поскольку инструментальные погрешности датчиков оказывают определяющее влияние на достоверность обработанной информации.

С учетом основных источников ошибок измерений комплекса в п. 3.2. проводится оценка зависящей от них суммарной погрешности определения положения и глубины отражения для каждого акустического луча. Оценка получается поэтапно, путем расчета ковариационных матриц погрешностей величин, входящих в формулы п. 2.2, без использования каких-либо приближений и упрощений. Приведенные формулы позволяют оценить на ЭВМ погрешность измерения глубины любым лучом эхолота в любой посылке.

После определения погрешностей для каждого конкретного измерения глубины встает вопрос о качестве обработки массива данных в целом предложенными процедурами, то есть о количественной оценке степени соответствия построенной модели реальному рельефу дна. Эта задача рассматривается в п. 3.3, 3.4 и 3.5.

До настоящего времени не были проведены приемные испытания ЭМЛ «Сапфир» на сертифицированных полигонах с различной расчлененностью рельефа, по результатам которых следует проводить оценку. Поэтому была разработана модель (имитатор) промера многолучевым эхолотом «Сапфир» эталонного участка дна, которую можно использовать для проведения анализа качества камеральной обработки.

Полученная по измерениям БШЯАО ЕМ-128 модель дна была выбрана в качестве эталонной для проверки работоспособности алгоритмов камеральной обработки данных ЭМЛ «Сапфир». Для этого были смоделированы два галса промера в противоположных направлениях (по 350 посылок каждый с десяти секундными интервалами между посылками, средние курсовые углы 309° и 130°, средняя скорость судна на галсе 10 узлов). При этом в показания всех используемых датчиков были внесены как систематические, так и случайные погрешности, их дисперсии определялись инструментальными точностями приборов.

В качестве параметров, характеризующих степень несовпадения «измеренных» и «истинных» глубин, рассматривались средние значения модуля относительной погрешности измерения глубин на галсе (в %) как для каждого функционирующего луча ЭМЛ «Сапфир», так и для всех лучей:

I изм ист

1 V^ I Zij Zij

ij «Г юо%, (ii)

Zg

_ j N2-

\te/z\ = —Z(\Az/z\)r (12)

Здесь 2, у ~ измеренное значение глубины для i -го луча в

„ ист —

j -ои посылке, " истинное значение глубины в точке

отражения луча от дна, N1 - число посылок эхолота (в данном случае 350 посылок), N2 - число функционирующих лучей эхолота (115 лучей).

Анализируя необработанные данные, можно сказать, что для боковых лучей погрешность резко возрастает и значительно превышает предельно допустимое значение 1%, устанавливаемое требованиями Международной

Гидрографической Организации (IHO) и Правил

гидрографической службы №4 к качеству промера. Распределения относительной погрешности для исходных данных первого галса оказывается симметричным относительно нуля и достаточно медленно спадающим, так что доверительная вероятность того, что относительная погрешность измерения меньше 1%, равна 0.53. Таким образом, качество исходных данных не позволяет использовать их для построения отчетной документации.

В соответствии с . последовательностью камеральной обработки данных многолучевого эхолота, на первом этапе по разработанным алгоритмам были выявлены и скомпенсированы систематические погрешности угла крена и угла дифферента. Выбирались несколько калибровочных участков, на каждом из них проводилось определение значений поправок, и путем усреднения были получены следующие значения для систематических погрешностей крена: А ф = 0.41° и дифферента: Ац/ = 0.23°; они достаточно хорошо согласуются с заданными при моделировании промера. При этом улучшение качества исходных данных за счет компенсации систематических погрешностей составляют соответственно примерно 5% и 0.1%. Однако и после введения поправок качество данных остается неудовлетворительным.

Далее проводилась обработка данных первого галса с использованием нулевого порядка локальной аппроксимации. В 5000 узлах построенной регулярной сети, для которой расстояние между ближайшими узлами составляет 230 метров, были рассчитаны значения оценок глубин при различных значениях параметра локальной аппроксимации (3 - 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170 и 190 метров. При этом среднее расстояние между ближайшими измерениями глубин на галсе составляло 66 метров. На Рис.4 приведен график зависимости рассчитанного по 5000 оценкам среднего значения модуля относительной погрешности глубин от параметра локализации. Минимальное значение 0.44% от глубины достигается при ¿7—80 метров, при уменьшении и увеличении параметра погрешность возрастает,

«I о X

Т

I £

У

¡5 |

О V

А А

& к

о

1

0.9 0.8 0.7 - • 0.6 - ■ 0.5 - • 0.4 - • 0.3-■ 0.2-■ 0.1 -■ 0

-н

10 30 50 70 90 110 130 150 Параметр локальной аппроксимации, м

170

Рис 4. График зависимости среднего значения модуля относительной погрешности глубин от выбранного при построении модели параметра локальной аппроксимации

поскольку при малых С1 полностью отсутствует сглаживание случайной составляющей погрешности измерений, а при больших (Л происходит сглаживание не только случайной погрешности, но и особенностей расчлененного рельефа. Поэтому при создании модели следует выбирать параметр локализации порядка одного-двух средних расстояний между ближайшими точками измерений, исходя из конкретных условий съемки. Анализируя плотности распределения относительной погрешности глубин для моделей, построенных при различных значениях £7, можно отметить, что плотность быстро спадает с увеличением относительной погрешности. Доверительные вероятности того, что относительная погрешность глубин построенной модели меньше 1%, превосходят 0.8 для всех О, принимая максимальное значение 0.912 при (Л - 70 метров.

ГЛАВА IV. Проверка работоспособности разработанных процедур при обработке реальных данных многолучевых эхолотов.

В п. 4.1 приводятся результаты обработки данных установленного на НИС «Геленджик» многолучевого эхолота SIMRAD EM-12S. Они были получены в сентябре 1996 года в результате съемки четырьмя галсами по заказу Роскомнедра, Съемка проводилась в Средиземном море в районе с координатами 36°50'N - 37°00'N, 20°30'Е - 20°50'Е. Была выбрана относительно плоская равнина (преобладающие глубины 2900 м - 3200 м) с возвышением в центральной части, имеющем крутые склоны, с минимальной глубиной 2000 м. Для проведения морских контрольных испытаний галсы были спланированы следующим образом: первоначально проложены два встречных галса, лежащие на одной линии пути и направленные по нормали к изобатам возвышенности, третий галс прошел параллельно им с 50% перекрытием следов акустических лучей на дне, а также был проложен четвертый перпендикулярный секущий галс. Выбранный участок дна, положение и качество промеров полностью удовлетворяют требованиям к проведению калибровок аппаратуры, поэтому оказалось возможным опробовать весь цикл обработки данных от выборки галсов до построения батиметрической карты и трехмерной картины дна. Весь цикл обработки данных четырех галсов (порядка 80000 точек) на персональном компьютере с процессором Intel Pentium-II 233 Mhz занял порядка 45 минут, в то время, как тот же объем данных система NEPTUNE, установленная на рабочей станции Sun SPARC 20, обрабатывает не менее часа.

В п. 4.2. приведены результаты обработки модельных данных ЭМЛ «Сапфир». Форматы обмена данными были полностью согласованы с разработчиками аппаратной части, поэтому комплекс камеральной обработки подготовлен к обработке выходных данных этого эхолота.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных работ был создан универсальный пакет программно-математического обеспечения камеральной обработки данных многолучевых эхолотов. Были проведены его лабораторные испытания с использованием данных ЭМЛ SIMRAD EM-12S и модельного галса ЭМЛ «Сапфир». Использованные в работе современные методы обработки информации позволили получить следующие основные результаты:

1. Применение комплексирования навигационной информации в камеральной обработке позволяет значительно повысить (в 2.5 - 4 раза) точность навигационной привязки мест отражения акустических лучей ЭМЛ.

2. При расчете рефракции акустических лучей теперь учитывается только информативная гидрологическая информация.

3. Предложены эффективные алгоритмы автоматической калибровки датчиков ориентации судна и положения антенн.

4. Предложена процедура оценки СКП измерений глубин с учетом инструментальных погрешностей измерителей.

5. Обеспечено повышение точности результатов промера в 1.5 - 2 раза при обработке данных разного качества по методу локальной аппроксимации.

Была разработана первая версия графического интерфейса оператора, обеспечивающего работу с пакетом в операционной среде Windows 95/98 для IBM-PC с процессором Intel Pentium II. По времени, затрачиваемому на обработку, программы не уступают большинству зарубежных аналогов, установленных к тому же на более производительных рабочих станциях.

Полученные результаты могут быть использованы в ряде других проектов, а именно, они могут найти применение в процедурах статистической обработки массива глубин более высокими порядками локальной аппроксимации; возможна модификация алгоритмов для обработки измерений поля силы

тяжести и геомагнитного поля; также возможно привлечение информации о корреляционных связях, существующих между полями, являющимися объектом комплексной морской гидрографической съемки, для восстановления рельефа дна.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Проблемы разработки программно-математического обеспечения для обработки данных многолучевых эхолотов. Доклад на 3-ей Российской научно-технической конференции «Современное состояние, проблемы навигации и океанографии» НО-98, С-Петербург, 1998, стр. 80. Соавторы: Кузьмин Ю.И., Дорот И.Л.

2. Оценка точности измерений глубин многолучевым эхолотом «Сапфир». - Деп. рук. ВИЭМС №1089мг99 от 22.04.99, 14 м.п.с.

3. Особенности вторичной обработки данных многолучевых эхолотов. Разведка и охрана недр, № 7-8, 1999, стр. 50-54. Соавторы: Кузьмин Ю.И., Дорот И.Л., Крылов A.B.

4. Камеральная обработка данных многолучевых эхолотов, применяемых при проведении гидрографических исследований. Навигация и гидрография, № 8, 1999, стр. 67-72. Соавторы: Кузьмин Ю.И., Дорот И.Л.

5. Камеральная обработка данных многолучевого эхолота «Сапфир». Доклад на V Международной конференции по судостроению, судоходству, деятельности портов и освоению океана и шельфа «НЕВА-99», С-Петербург, 1999, стр. 162-163. Соавторы: Кузьмин Ю.И., Дорот И.Л.

Ротапринт ВНИИ Океаигеологий

ПоАПисаио к пецати 09.0i.00. 3<ж. 9. lup^ 70 эк

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ МНОГОЛУЧЕВЫХ ЭХОЛОТОВ

1.1. Общая методика камеральной обработки данных многолучевых эхолотов.

1.2. Анализ типичных процедур камеральной обработки, их достоинств и недостатков.

1.2.1. Обработка навигационных данных. 20"

1.2.2. Учет неоднородности водной среды.

1.2.3. Калибровка систематических погрешностей датчиков.

1.2.4. Статистическая обработка массивов данных.

1.3. Выводы.

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕДУР

КАМЕРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ОТ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ МНОГОЛУЧЕВОГО ЭХОЛОТА

2.1. Повышение точности навигационной привязки при камеральной обработке за счет комплексирования информации от разнородных датчиков.

2.2. Расчет глубин и координат точек отражения акустических сигналов от дна.

2.3. Процедура автоматического выбора информативных горизонтов в профиле вертикального разреза скорости звука.

2.4. Процедуры определения систематических погрешностей углов крена и дифферента и временной задержки передачи навигационных данных.

2.4.1. Определение систематической погрешности угла крена

2.4.2. Совместное определение систематической погрешности дифферента и временной задержки передачи навигационных данных.

2.5. Применение метода локальной аппроксимации нулевого порядка для площадной обработки массивов измеренных глубин.

2.6. Выводы.

ГЛАВА III. ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРОЦЕДУР КАМЕРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

3.1. Анализ структуры ошибок измерительного комплекса на базе многолучевого эхолота.

3.2. Оценка вклада ошибок измерительного комплекса в суммарную СКП определения положения и глубины места отражения от дна акустического сигнала.

3.3. Обоснование и описание проведенного вычислительного эксперимента по моделированию измерений глубин многолучевым эхолотом для типичного рельефа дна.

3.4. Оценка точности процедур калибровок систематических погрешностей измерений на предложенной модели.

3.5. Анализ применимости метода локальной аппроксимации нулевого порядка при обработке данных.

3.6. Выводы.

ГЛАВА IV. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ

РАЗРАБОТАННЫХ ПРОЦЕДУР ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕАЛЬНЫХ ДАННЫХ МНОГОЛУЧЕВЫХ ЭХОЛОТОВ

4.1. Результаты обработки данных эхолота SIMRAD EM-12S

4.2. Обработка модельных данных эхолота «Сапфир».

4.3. Выводы.

Всестороннее изучение Мирового Океана с целью использования его ресурсов [4,5,35,64,67] является одной из глобальных проблем человечества. Создание многолучевых эхолотов (ЭМЛ) вывело эту проблему на качественно новый уровень. С появлением высокоточных сертифицированных систем нового поколения [26,69,71,73,77,79,80,93], в которых используются новейшие конструкторские решения при разработке акустических излучателей и при создании новых технологий цифровой сигнальной обработки, ЭМЛ становятся наиболее эффективным средством для проведения гидрографических работ, так как значительно снижают материальные и временные затраты за счет расширения полосы обзора и увеличения объема собираемых данных. Однако никакие аппаратурные усовершенствования не позволяют полностью избавиться от присутствующих в измерениях погрешностей, которые определяются рядом факторов. Поскольку современный ЭМЛ может работать только в комплексе с датчиками навигационной информации и информации о пространственной ориентации судна-носителя, то наряду с учетом погрешностей, вносимых самим эхолотом, появляется необходимость в учете погрешностей измерений этих датчиков, существенно влияющих на качество выходной информации, особенно при проведении глубоководных промеров [49,75,81,85]. Необходимо также вводить поправки за рефракцию акустических лучей при их распространении в неоднородной морской среде [14,17].

Перечисленные задачи требуют детального рассмотрения, учитывая все возрастающие требования к точности определения глубин (так, допустимая среднеквадратическая погрешность измерения глубины по требованиям Правил гидрографической службы № 4 (ПГС-4) должна составлять не более 0.9 - 3.4% глубины в зависимости от характера рельефа [52], по стандартам Международной Гидрографической Организации (IHO) -не более 1% глубины на глубинах более 30 метров [83], при проведении геофизических и геологических исследований к качеству батиметрической информации предъявляются еще более жесткие требования [29]). Цель предлагаемой диссертационной работы - разработка эффективных процедур камеральной обработки выходных данных измерительного комплекса на базе многолучевого эхолота с целью повышения их качества и проведения оценки точности определения координат и глубин. В соответствии с поставленной целью, к числу рассматриваемых вопросов отнесены: J

1. Определение положения судна на моменты излучения эхолота. Обычно в зарубежных комплексах используются данные спутниковых навигационных систем GPS/DGPS, которые различными способами фильтруются и сглаживаются [90]. Вместе с тем в теории управления движением судна уже давно используются алгоритмы комплексирования информации спутниковых навигационных систем и таких автономных датчиков, как лаг и компас, в реальном времени [18,36]. Предлагается использовать этот же способ и в камеральной обработке.

2. Выбор информативных гидрологических горизонтов в профиле скорости распространения гидроакустического сигнала на разных глубинах. В ряде работ [74,84,95] предлагаются способы, в которых модель морской среды принимается однородной и эквивалентной водной толще по суммарному воздействию на сигнал. Это позволяет определять наклонное расстояние до дна, используя некоторую постоянную скорость распространения сигнала. Такой подход можно рассматривать только в качестве первого приближения с целью упростить вычисление наклонных расстояний. Более обоснованными являются алгоритмы [9,14,17,34,35], в которых учитывается изменчивость скорости распространения гидроакустического сигнала по всей водной толще. Практическое использование таких алгоритмов связано с трудностями вычислительного характера. Это вынуждает уменьшать число гидрологических горизонтов при определении по ним расстояний до дна, используя только так называемые информативные горизонты [13].

3. Систематические погрешности в определении углов крена и дифферента судна, а также временная задержка передачи навигационных данных. Проводя расчеты положений следов отражения гидроакустических сигналов от морского дна без учета этих погрешностей, можно получить искаженную картину рельефа. Предложенные автором способы выявления систематических погрешностей позволяют уменьшить искажения и по ряду параметров превосходят зарубежные аналоги [90].

4. Грубые (промахи) и случайные ошибки измерений. Предлагаемый в данной работе алгоритм площадной обработки собранного в результате промера материала о глубинах, привязанных к географическим координатам, позволяет исключить промахи и в большей степени устранить влияние случайных погрешностей измерений с тем, чтобы обработанные данные можно было использовать для построения отчетных планшетов.

Многолучевые эхолоты становятся неотъемлемой частью судового оборудования, участвующего в обеспечении выполнения различных подводно-технических работ: ремонтных, спасательных, дноуглубительных, при прокладке кабелей и трубопроводов. Качество, себестоимость и результаты перечисленных работ непосредственно связаны со знанием форм рельефа в районе исследований. ЭМЛ необходимо использовать при проведении комплексной морской геофизической съемки [6,7], для поиска и добычи полезных ископаемых, в частности, железо-марганцевых конкреций [92]. Как можно более точное знание форм рельефа дна в зоне промера необходимо и при проведении магнитной съемки на континентальном шельфе или в Мировом Океане. Только обеспечив это требование можно корректно провести учет влияния резко расчлененного рельефа на измеряемые значения геомагнитного поля [23,44]. И в этом случае нужно использовать многолучевые эхолоты. Поэтому разработка способов обработки данных ЭМЛ с целью повышения их качества становится актуальной задачей, особенно в связи с вводом в эксплуатацию первого отечественного многолучевого эхолота "Сапфир" и использованием на нескольких российских научных судах аналогичных зарубежных многолучевых систем (НИС "Геленджик" - SIMRAD ЕМ 12S, НИС "Петр Котцов" - SIMRAD ЕМ 100, ЗАО "Морской канал Санкт-Петербурга" -Simrad ЕМ 300).

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Предложено использовать результаты работ по комплексированию навигационной информации в камеральной обработке для определения положений судна на моменты излучения многолучевого эхолота.

2. Представлен алгоритм исключения из исходного профиля скорости звука той его части, влиянием которой можно пренебречь, гарантированно обеспечивая при этом заданную точность определения глубин каждым лучом многолучевого эхолота в заданном диапазоне глубин.

3. Предложены новые процедуры определения систематических погрешностей углов крена и дифферента судна, а также временной задержки передачи навигационных данных, позволяющие более корректно проводить этот процесс.

4. Для площадной обработки массивов измеренных глубин применен метод локальной аппроксимации (MJIA) нулевого порядка.

5. Предложена методика расчета суммарных среднеквадратических погрешностей измерения положений и глубин отражения от дна акустических сигналов для многолучевого эхолота "Сапфир" в зависимости от величин инструментальных погрешностей датчиков измерительного комплекса.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

4.3. Выводы

1. Проведенные исследования обосновали эффективность использования универсальных форматов исходных данных, что позволяет обрабатывать данные разных многолучевых систем, предварительно конвертированных в эти форматы.

2. Разработанное программное обеспечение показало достаточно высокую эффективность при обработке данных ЭМЛ SIMRAD EM-12S по сравнению с разработанным фирмой SIMRAD комплексом NEPTUNE.

3. Обосновано применение предлагаемого программного комплекса для обработки данных многолучевого эхолота "Сапфир".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований были получены следующие основные результаты:

1. Применение комплексирования навигационной информации в камеральной обработке позволяет значительно повысить (в 2.5 - 4 раза) точность навигационной привязки следов отражения акустических лучей ЭМЛ.

2. Получено решение задачи оптимизации выбора информативных гидрологических горизонтов в профиле скорости звука при расчете рефракции акустических лучей многолучевого эхолота.

3. Предложена модернизированная процедура оценки СКП измерений глубин с учетом инструментальных погрешностей измерителей, используемых в составе навигационно-батиметрического комплекса на базе ЭМЛ «Сапфир» .

4. Обработка батиметрических данных по методу локальной аппроксимации нулевого порядка позволяет обеспечить повышение точности результатов промера в 1.5 - 2 раза в зависимости от качества исходной информации.

99

Автором были предложены и апробированы алгоритмы автоматической калибровки датчиков ориентации судна и положения антенн.

Полученные результаты были подтверждены в ходе вычислительных экспериментов с использованием данных ЭМЛ SIMRAD EM-12S и модельных данных ЭМЛ «Сапфир». Они могут быть положены в основу ряда других исследований, а именно, могут найти применение в процедурах статистической обработки массива глубин более высокими порядками МЛА [33]; возможна модификация алгоритмов для обработки измерений поля силы тяжести и геомагнитного поля; также возможно привлечение информации о корреляционных связях, существующих между полями, являющимися объектом комплексной морской гидрографической съемки, для восстановления рельефа дна [7, 25].

1.Авдонюшкин В А., Горшков В.Н. Развитие средств и методов военной гидрографии. Навигация и гидрография, № 7, 1998, стр. 96-99.

2. Бахмутский В.Г., Неронов Н.Н., Секачев В.В. Автоматизированная система океанологических исследований. Записки по гидрографии, № 213, 1985.

3. Блинов И.А., Иванов Л.А., Цветков М.В. Вопросы геоморфологии при гидрографических исследованиях и математическое моделирование рельефа морского дна. М.: ЦРИА "Морфлот", 1980. - 76 стр.: ил.

4. Блинов И.А. Гидрография моря. Учеб. пособие. М.: Рекламинформбюро ММФ, 1976. - 67 стр.: ил.

5. Блинов И.А. Океанский промер. Учеб. пособие. М.: В/О "Мортехинформреклама", 1983. - 96 стр.: ил.

6. Блинов И.А., Процаенко С.В. Современные методы производства гидрографических исследований. Учебное пособие. Часть II: Комплексная морская гидрографическая съемка. М.: ЦРИА "Морфлот", 1978. - 50 стр.: ил.

7. Блинов И.А., Процаенко С.В. Современные методы производства гидрографических исследований. Учебное пособие. Часть II, дополнение,

8. Результаты взаимнокорреляционного анализа аномалий силы тяжести и рельефа дна в некоторых районах Атлантического океана". М.: ЦРИА "Морфлот", 1979. - 32 стр.: ил.

9. Браммер К., ЗиффлингГ. Фильтр Калмана-Бьюси. М.: Наука, 1982.

10. Бреховских JI.M., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 264 стр.: ил.

11. Бреховских Л.М. и др. Получение акустического изображения морского дна с помощью многоэлементных антенн. Доклады АН СССР, т. 283, № 4, 1985, стр. 1000-1002.

12. Варядченко Т.В., Катковник В.Я. Непараметрический метод обращения функции регрессии. В сб. Стохастические системы управления. - Новосибирск: Наука, 1979, стр. 4-14.

13. Виноградов К.А. Судовые эхолоты. Л.: "Судостроение", 1982. -231 стр.: ил.

14. Волков А.Е. Исследование факторов, влияющих на точность определения расстояния в гидроакустической трилатерации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: ГМА им. адм. С.О. Макарова, 1995. 112 м.п.с.

15. Волков А.Е., Галошин А.И., Густов А.А. Методическое пособие по подводному картированию и навигации при работах на полигонах в океане.

16. В кн. Технология и технические средства для изучения железомарганцевых образований Мирового Океана. Книга 2. М.: ЗАО "Геоинформмарк", 1999.

17. Воронов В.В., Перфильев В.К., Яловенко А.В. Технические средства судовождения: Конструкция и эксплуатация: Учебник для вузов / Под ред. E.J1. Смирнова. М.: Транспорт, 1988. - 335 стр.: ил.

18. Галошин А.И. Определение расстояния между гидроакустическими маяками и морским объектом. Известия ВУЗов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка, № 2, 1985, стр. 47-54.

19. Галошин А.И., Крылов А.В., Кузьмин Ю.И., Хейсин В.Е. Определение местоположения судна по лагу и гирокомпасу с коррекцией по радиоизмерениям. Деп. рук. ВИНИТИ № 5011-84, 1984. - 15 м.п.с.

20. Гаусс К.Ф. Избранные сочинения. Т.1. Способ наименьших квадратов. М.: Геодезиздат, 1957.

21. Гиростабилизированный компенсатор качки "Волна-М". Техническое описание ТЯМК 49603.431 213.20080. Тульский политехнический институт, 1990.

22. Голод О.С., Раскатов В.Н. Уменьшение погрешности съемки рельефа дна эхолотом за гидрологию при комплексировании гидроакустических средств. В сб. Материалы Дальневосточной акустической конференции. Владивосток, ДВПИ, 1987.

23. Губанов B.C. Обобщенный метод наименьших квадратов. Теория и применение в астрометрии. СПб.: Наука, 1997. - 318 стр.: ил.

24. Долгаль А. С., Христенко JI. А. Учет влияния рельефа при обработке магниторазведочных данных. Геофизика, № 1, 1997, стр. 51-57.

25. До лотов С. А. Калибровка фазового гидролокатора бокового обзора. Тезисы докладов третьей научно-технической конференции "Современное состояние, проблемы навигации и океанографии" НО-98, Спб., 1998, стр. 7778.

26. Евсеев С.В. О связи гравитационных аномалий с высотами рельефа. Известия ВУЗов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка, № 6, 1970.

27. Жилина Н.А. Развитие многолучевых эхолотов за рубежом. В сб. Судостроение за рубежом, № 12, 1986, стр. 39-42.

28. Изделие "База". Техническое описание С 50.179.031. П/я В-2427,1987.

29. Изделие "ИЗМ-2000". Техническое описание ЛУ 1.177.011. П/я Г-4672, 1980.

30. Инструкция по навигационно-гидрографическому и геодезическому обеспечению морских геологоразведочных работ (ИНГГО-86). М.: МинГео СССР, 1986.

31. Каплан Б.Л., Насретдинов К.К., Устинов Г.А. О применении метода коллокации в геодезии. Известия ВУЗов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка, № 3, 1979, стр. 20-23.

32. Катковник В.Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных: метод локальной аппроксимации. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. литры, 1985. - 336 стр.: ил.

33. Коугия В.А. Теория и методы вычисления расстояний до гидроакустических маяков. Известия ВУЗов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка, № 6, 1987, стр. 27-32.

34. Коугия В.А., Сорокин А.И. Геодезические сети на море. М.: Недра, 1979. - 272 стр.: ил.

35. Крылов А.В., Кузьмин Ю.И., Хейсин В.Е. Комплексная обработка навигационной информации в системах управления движением судна. В сб. Математические методы в морской геофизике. - СПб: Севморгео, 1998. - 108 стр.: ил.

36. Крюков И.В. Оценка точности измерений глубин многолучевым эхолотом "Сапфир". Деп. рук. ВИЭМС №1089мг99 от 22.04.99. - 14 м.п.с.

37. Кузьмин Ю.И., Крюков И.В., Дорот И.Л. Камеральная обработка данных многолучевых эхолотов, применяемых при проведении гидрографических исследований. Навигация и гидрография, № 8, 1999, стр. 67-72.

38. Кузьмин Ю.И., Крюков И.В., Дорот И.Л., Крылов А.В. Особенности вторичной обработки данных многолучевых эхолотов. Разведка и охрана недр, № 7-8, 1999, стр. 50-54.

39. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1962.

40. Логиновский В.А. Применение фильтра Калмана для совместной обработки навигационной информации. В кн. Судовождение. - М.: ЦРИА "Морфлот", 1980, стр. 5-11.

41. Методические рекомендации по средне- и крупномасштабной магнитной картографии. М.: Рудгеофизика, 1990.

42. Многолучевой эхолот "Сапфир". Техническая документация. -НИИ "Риф", 1987.

43. Мориц Г. Современная физическая геодезия. М.: Наука, 1989.

44. Морские испытания многолучевого эхолота "Сапфир". СПб.: НПО "Севморгеология", 1992. - 185 стр.: ил.

45. Надарая Э.А. Об оценке регрессии. Теория вероятностей и ее применения, Т. 10, 1965, стр. 199-203.

46. Неронов Н.Н., Грошникова Т.К. Погрешность определения места, вызываемая рысканием судна на галсе. Записки по гидрографии, № 204, 1980.

47. Неронов Н.Н., Должиков А.К., Свечников А.И. Аппаратура для цифровой регистрации гидроакустической информации. Авт. свидетельство № 1301148, 1983.

48. Нестеров Н.А., Бахмутский В.Г. Автоматизированная система океанологических исследований. Записки по гидрографии, № 230, 1993, стр. 30-35.

49. Правила гидрографической службы № 4. Съемка рельефа дна, ч.2. Требования и методы. Л.: Изд. ГУНиО МО, 1984. - 264 стр.: ил.

50. Разработать и создать навигационно-батиметрический управляющий комплекс на базе АСУД-4 в составе многолучевых эхолотов:

51. Отчет о НИР/ МИР РФ, ГНПП "Севморгео": Руководитель Ю.И. Кузьмин. -Гос. регистр. № 01980008826. СПб., 1998. - 85 стр.: ил.

52. Разработка и анализ на ЭВМ математической модели управляемого движения судна. Отчет о НИР/ ЛПИ: Руководитель А.А. Первозванский Л., 1988.

53. Раскатов В.Н. Уточнение угла визирования боковых лучей при съемке эхолотом ГЭЛ-4. В сб. Записки по гидрографии, № 222, 1991, стр. 3339.

54. Ривкин С.С. и др. Статистическая оптимизация навигационных систем. Л.: Судостроение, 1976. - 208 стр.

55. Сазонов А.Е., Филлипов Ю.М. Комплексирование навигационных измерений. Л.: Судостроение, 1966. - 56 стр.

56. Сазонов А.Е., Филлипов Ю.М. Теоретические основы автоматизации судовождения. Л.: Транспорт, 1970. - 312 стр.

57. Сазонов А.Е., Филлипов Ю.М., Яковлев В.Г. Использование последовательного метода для определения навигационных параметров движения судна с оценкой их точности. В кн. Судовождение. - М.: ЦРИА "Морфлот", 1980, стр. 48-53.

58. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. М.: Связь, 1976.

59. Смольянинов И.В. Алгоритм построения изобат по данным комплекса площадной съемки рельефа дна. Тезисы докладов третьей научно-технической конференции "Современное состояние, проблемы навигации и океанографии" НО-98, Спб., 1998, стр. 76.

60. Сорокин А.И. Гидрографические исследования Мирового океана. -JL: Гидрометеоиздат, 1980. 286 стр.: ил.

61. Старожицкий В.В. Многолучевая гидроакустическая система. Геодезия и картография, № 4, 1982, стр. 55-58.

62. Старожицкий В.В. Трехлучевой промерный эхолота ГЭЛ-4. Записки по гидрографии, № 215, 1986, стр. 41-46.

63. Хаимов З.С. Основы высшей геодезии: Учебник для вузов / Под ред. М.М. Машимова. М.: Недра, 1984. - 360 стр.: ил.

64. Andreasen С., Pryor D.E. Hydrographic and bathymetric systems for NOAA programs. Marine Geodesy, Vol. 12, No.l, 1988, pp. 21-39.

65. Asada A. SeaBeam 2000: Bathymetric surveying with interferometry. Sea Technology, No. 33, 1992, pp. 10-15.

66. Atlas HYDROSWEEP, hydrographic multi-beam deep sea sweeping echosounder system. System description 9/88. Krupp Atlas Elektronik, Bremen, Germany, 1988.

67. Capell W.P. Hydrochart II, a precision multibeam hydrographic survey system. US Hydrographic Conference'88, 1988, pp. 79-86.

68. Claussen H., Kruse I. Application of the DTM program TASH for bathymetric mapping. The International Hydrographic Review, V. 65(2), No. 123, 1988, pp. 117-125.

69. Cloet R.L., Edwards C.R. The bathimetric swathe sounding system. The Hydrographic Journal, No. 40, 1986, pp. 9-17.

70. Crease J., Laughton A.S., Swallow J.C. The significance of precision echo sounding in the deep ocean. The International Hydrographic Review, V. 41, No. 2, 1964, pp. 63-72.

71. Dinn D.F., Furlong A., Loncarevic B.D., Penny M., Dakin T. D. Controlling multibeam sonars errors. Sea Technology, V. 38, No. 8, 1997, pp.7580.

72. Dinn D.F., Loncarevic B.D., Costello G. The effect of sound velocity errors on multibeam sonar depth accuracy. Proceedings of the IEEE Ocean'95 Conference, San Diego, California, 1995, pp. 1001 -1010.

73. EM 1000, EM 12S, EM 12D, EM 3000. Multibeam echo sounder systems. Product specifications. SIMRAD SUBSEA AS, Horten, Norway, 19901994.

74. Farr H.K. Multi-beam bathimetric sonar: SEABEAM and HYDROCHART. Marine Geodesy, V. 4, No. 2, 1980, pp. 77-93.

75. Gutberlet M, Schenke H.W. HYDROS WEEP: New era in high precision bathymetric surveying in deep and shallow water. Marine Geodesy, V. 13, 1989, pp. 1-23.

76. Hammerstad E., Pohner F., Parthiot F., Bennett J. Field testing of a new deep water multibeam echo sounder. Ocean' 91, vol. II, 1991, pp. 743-749.

77. Hopkins R.D. Heave-roll-pitch corrections for hydrographic and multi-beam survey systems. The Hydrographic Journal, No. 21, 1984, pp. 5-11.

78. Hughes-Clarke J., Wells D.E., Mayer L.A., de Moustier C. 1996 Coastal multibeam training course. Ocean Mapping Group, Department of Geodesy and Geomatics Engineering, University of New Brunswick, Canada, 1996. - 699 pp.

79. IHO Standards for hydrographic surveys, International Hydrographic Organization special publication No. 44, Monaco (3rd edition), 1987.

80. Lawson W.D., Watt P.A., Lewis D.J.H., Brodie J.H. Ultrasonic underwater survey of Tasman bridge debris. The Journal of the Institution of Engineers, V. 48, No. 7-8, 1976, pp. 17-22.

81. Loncarevic B.D., Scherzinger B.M. Compensation of ship attitude for multibeam sonars surveys. Sea Technology, V. 35, No. 6, 1994, pp. 10-16.

82. Motion Reference Unit DMS-05. Product specifications. TSS Ltd., United Kingdom, 1999. - 2 pp.

83. Motion Reference Unit MRU-5. Product specifications. SEATEX AS, Norway, 1999.-2 pp.

84. Multi-beam data processing software. /Product survey/. Hydro International, No. 2, 1998, pp. 54 57.

85. Renard V., Allenou J.-P. SeaBeam multi-beam echo-sounding on "Jean Charcot": description, evaluation, and first results. The International Hydrographic Review, V. 56, No. 1, 1979, pp. 35-67.

86. SIMRAD NEPTUNE: Post processing of bathymetry. Product specifications. SIMRAD SUBSEA AS, Horten, Norway, 1994.- 8 pp.

87. Schenke H.W. Die Fachersonaranlage Hydrosweep. Die Geowissenschaften, Nr. 6, 1990, S. 161-169.

88. Schenke H.W. Fachersonarmessungen fur geowissen-schaftliche Untersuchungen. Z. f. Vermessungswessen, 118, Nr. 4, 1993, S. 171-187.113

89. Timo-Pekka J. Trials and experimental results of the ECHOS XD multibeam echo sounder. IEEE Journal of Oceanic Engineering, V. 14, No. 4, 1989, pp. 306-313.

90. Tonchia H. Evaluation of a deep water wide swath echo sounder for hydrographic surveys. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1994, pp. III-225 -III-230.

91. Trotty L. A bathymetric and geological survey in the Middle Adriatic Sea. The International Hydrographic Review, V. 45, No. 2, 1968, pp. 59-71.

92. Watson G.S. Smooth regression analysis. Sankhya, ser. A, V. 26, 1964, pp. 25-31.