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基于QT的多波束测深数据后处理软件设计与实现

摘要

多波束测深数据后处理软件作为多波束测深声呐系统重要的组成部分之一，在海底

数字水深图、海底反向散射图像等成果的准确输出过程中起到至关重要的作用。本文主

要围绕多波束测深数据的后处理流程，围绕处理过程中的关键技术问题，从测深数据波

束脚印归位解算、声线跟踪算法、测深数据异常值检测与剔除、多波束测深声呐换能器

基阵安装偏差自校准方法、多波束测深数据后处理软件开发五个方面展开研究，主要内

容如下：

首先，围绕多波束测深数据后处理流程，研究基于层内常声速假设下的声线跟踪方

法与波束脚印归位解算方法，通过斜距与波束角以及辅助传感器信息计算地理坐标系下

波束脚印的空间位置。在此基础上，研究多波束测深数据的异常值检测与剔除方法，并

结合湖上实测数据，比较分析中值滤波与趋势面滤波这两种常用深度数据滤波方法的滤

波性能与局限性。

其次，研究多波束测深声呐基阵安装偏差的自校准方法。针对上述预处理后得到的

深度数据，在空间归位完成的情况下，结合校准测线测量范围内水底地形空间分布特点，

以校准线间测深数据统计偏差为分析依据，对声呐基阵的横向、纵向、艏向三个方面的

安装偏差进行校准。在此基础上，结合湖上试验数据以及Hypack多波束测深数据后处

理软件，与本文软件的校准模块性能进行对比分析，试验结果表明，本软件模块达到预

期效果。

最后，进行了多波束测深数据后处理软件的设计与实现。结合前文研究的数据后处

理技术方法，以QT为开发环境，实现多波束测深数据的读取和显示、坐标归位、声线

跟踪、波束脚印归位解算、异常值检测与剔除、安装偏差的自校准、海底地形3D显示

等功能，并结合湖上与海上试验数据对软件各模块进行功能测试，验证过程涵盖了多波

束测深数据后处理流程中涉及的关键技术问题，达到了本软件功能的预期设计目标，有

序完成整个多波束测深数据后处理工作。

关键词：多波束测深；后处理软件；自校准；声线跟踪；异常值滤波

基于QT的多波束测深数据后处理软件设计与实现

ABSTRACT

Asoneoftheimportantcomponentsofthemultibeamsoundingsonarsystem,the

postprocessingsoftwareofmultibeamsoundingdataplaysacrucialroleintheaccurateoutput

oftheoperationalresultssuchasthedigitalbathymetricmapandthebackscatteringimageof

theseabed.Thispapermainlyfocusesonthepostprocessingprocessofmultibeamsounding

dataandthekeytechnicalissuesintheprocessingprocess,andresearchesfromfiveaspects:

beamfootprinthomingsolutionofsoundingdata,acoustictrackingalgorithm,detectionand

eliminationofoutliersofsoundingdata,self-calibrationmethodofmultibeamsoundingsonar

transducerarrayinstallationdeviation,anddevelopmentofpostprocessingsoftwareof

multibeamsoundingdata.Themaincontentsareasfollows:

Firstly,basedonthepostprocessingprocessofmultibeamsoundingdata,theacousticline

trackingmethodbasedontheass