GeoBeam400M便攜式多波束測(cè)深系統(tǒng)
1.1 系統(tǒng)概述
GeoBeam400M是為滿足廣大客戶群體的輕便式作業(yè)的迫切需求，專注于新一代小型智能化、集成化、高精度、免校準(zhǔn)的便攜式多波束系統(tǒng)。該產(chǎn)品充分體現(xiàn)了行業(yè)發(fā)展的理念，保證了測(cè)量精度的同時(shí)，緊湊小巧，智能輕便，功耗低，隨時(shí)隨地進(jìn)行快速測(cè)量，打破了傳統(tǒng)多波束的施測(cè)局限性。GeoBeam400M，單人即可輕松施測(cè)，其緊湊特性更適宜于USV/AUVROV等多平臺(tái)搭載，拓展式多樣化作業(yè)。
GeoBeam400M，,超集成化多波束測(cè)深系統(tǒng)，是工程作業(yè)人員值得擁有的新一代測(cè)繪神器。
1.1.1 系統(tǒng)組成圖
GeoBeam400M內(nèi)置慣導(dǎo)、GPS能實(shí)時(shí)、連續(xù)地向多波束測(cè)繪系統(tǒng)提供航向角、橫搖角、縱搖角、速度、位置及升沉信息。此設(shè)備具有體積小、重量輕、啟動(dòng)快、精度高、可靠性高等特點(diǎn)。
圖2 GeoBeam400M便攜式多波束測(cè)深系統(tǒng)圖
1.2 優(yōu)勢(shì)特性
GeoBeam400M便攜式淺水多波束測(cè)深系統(tǒng)的主要特性總結(jié)如下：
（1）測(cè)深精度：滿足IHO-S44《海道測(cè)量規(guī)范》。
（2）分辨率：動(dòng)態(tài)聚焦的波束形成即使在短量程內(nèi)也可獲得超高分辨率。
（3）更新速率：140°掃寬條帶由一次單一發(fā)射獲取，發(fā)射頻率高達(dá)60Hz（取決于量程）。
（4）耐壓深度：GeoBeam400M濕端和防水線纜耐壓深度為50米。
（5）波束形成：處理原始信號(hào)，包括了延時(shí)和相位旋轉(zhuǎn)的波束形成。
（6）底部探測(cè)：底檢測(cè)算法使用一個(gè)結(jié)合能量中心和零相位十字交叉算法，用來(lái)以精度探測(cè)每個(gè)波束的海底地形。
（7）波束分布：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的波束模式為等角和等距模式。操作者可從兩種不同的波束模式中選擇的操作模式，進(jìn)而獲得化聲吶操作。
（8）可選波束密度：高達(dá)1024個(gè)波束。
（9）可變掃寬：操作者可自行調(diào)節(jié)條帶掃寬，設(shè)置范圍從30°到140°。
（10）自動(dòng)追底：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置聲吶參數(shù)，包括測(cè)深范圍、增益、功率和掃寬。
（11）在線波束模式選擇：無(wú)需中斷測(cè)量過(guò)程，可選擇波束數(shù)量。
（12）實(shí)時(shí)質(zhì)量控制顯示：GB400M多波束系統(tǒng)在顯示器上實(shí)時(shí)顯示強(qiáng)度圖像，覆蓋在強(qiáng)度圖像上的是底部監(jiān)測(cè)圖像，給操作者提供質(zhì)量控制工具。
（13）1PPS脈沖處理和時(shí)間標(biāo)記：數(shù)據(jù)時(shí)間標(biāo)定依靠輸入的1PPS脈沖和相關(guān)的時(shí)間信息。
（14）波束數(shù)據(jù)記錄：GB400M多波束系統(tǒng)能夠生成操作者可配置的波束數(shù)據(jù)，可以通過(guò)截屏、錄像或是直接保存至本地硬盤。
1.3 應(yīng)用領(lǐng)域
GeoBeam 400M便攜式淺水多波束測(cè)深系統(tǒng)擁有的測(cè)量技術(shù)，可以在不同的情況下滿足您需要的各種需求，可應(yīng)用于：
超淺水測(cè)量
河湖水利測(cè)繪
海岸測(cè)繪
環(huán)境調(diào)研
棲息地測(cè)繪
港口測(cè)繪
水文測(cè)量
近海水下測(cè)繪
管道探測(cè)
管線路由探測(cè)
疏浚前后和環(huán)境測(cè)量
護(hù)岸測(cè)量
無(wú)人潛行器測(cè)量
調(diào)查和復(fù)原
場(chǎng)地清理測(cè)量
水下探測(cè)和目標(biāo)定位
1.4 安裝方式
1.4.1 船側(cè)舷安裝
設(shè)備安裝要求如下：
（1）必須安裝在船上牢固及不活動(dòng)的部位；
（2）遠(yuǎn)離船主機(jī)、副機(jī)、泵以及其他容易引入噪聲和振動(dòng)的地方；
（3）安裝桿要在盡量靠近水線的地方設(shè)置固定點(diǎn)；
（4）聲吶濕端要超出船底；
（5）安裝點(diǎn)在舷側(cè)中段或靠前位置，不能安裝在船尾；
（6）安裝支架頂端平面與水面距離要小于1米。
安裝支架與船體可通過(guò)焊接或者螺釘固定以進(jìn)行固定連接，推薦使用焊接固定，安裝柱與安裝支架配合使用。
圖3 多波束聲吶實(shí)地側(cè)舷安裝示意圖
1.4.2 USV/無(wú)人船安裝
圖4 USV/無(wú)人船式船底安裝示意圖
1.5 應(yīng)用案例
1.5.1 案例1-易水湖水底地形測(cè)量
2021年，星天海洋團(tuán)隊(duì)前往河北易水湖對(duì)新一代MINI型多波束產(chǎn)品GeoBeam 400M進(jìn)行綜合測(cè)試。
易水湖位于易縣城西南25公里處，水域面積約27平方公里，容量為3.9億立方米，最深處達(dá)48.5米。易水湖普遍水深在5-35m，水下環(huán)境復(fù)雜，地勢(shì)起伏明顯。
經(jīng)分析，GeoBeam400M所采水深點(diǎn)云數(shù)據(jù)緊湊，的反映了地貌特征。
技術(shù)指標(biāo) | |
工作頻率 | 400KHz |
波束開角 | 140° |
垂直航跡波束寬度 | 1° |
平行航跡波束寬度 | 2° |
波束數(shù) | 256,512,1024 |
探測(cè)范圍 | 0.2m-150m |
Ping率 | 60Hz |
測(cè)深分辨率 | 0.75cm |
姿態(tài)穩(wěn)定 | 橫搖 |
特色功能 | |
支持近場(chǎng)聚焦 | 支持 |
海底跟蹤 | 支持 |
水體成像 | 支持 |
實(shí)時(shí)橫搖穩(wěn)定 | 支持 |
渾水測(cè)量 | 支持 |
側(cè)掃成像 | 支持 |
物理指標(biāo) | |
發(fā)射單元尺寸 | 128mm*80mm*88mm |
接收單元尺寸 | 220mm*89mm*88mm |
濕端重量（含導(dǎo)流罩、法蘭盤） | 5kg（鈦合金） |
電纜長(zhǎng)度 | 15m，可定制 |
供電要求 | 100-240VAC/18-36VDC |
功耗 | 60W |
耐壓深度 | 50m |
存儲(chǔ)溫度 | -20~65℃ |
工作溫度 | -10~55℃ |
軟件配置 | |
顯控采集軟件 | GeoBeam Control軟件 |
導(dǎo)航采集軟件 | GeoBeam Survey自研測(cè)量軟件 |
其他可選軟件 | GeoBeam Processor后處理軟件，億點(diǎn)通多波束采集、后處理軟件 |
進(jìn)口軟件兼容 | Caris，PDS2000，Hypack等（處理模塊） |
輔助測(cè)量設(shè)備 | |
OEM INS | 內(nèi)置 內(nèi)置航向精度（GNSS有效）：0.1°（2m基線） 內(nèi)置姿態(tài)精度（GNSS有效）：0.05° 橫搖精度：≤0.05° 縱搖精度：≤0.05° 航向精度：0.1°/2m基線 升沉精度：5cm或5%量程 |
OEM GNSS | 內(nèi)置 2cm+1ppm(RTK) 0.6m(SBAS)/1.2m(單點(diǎn)) |
聲速剖面儀 | 范圍：1375-1800m/s 分辨率：0.01m/s 精度：0.05m/s |
表面聲速儀 | 外置 聲速范圍：1400m/s～1600m/s（其他量程可定制） 聲速分辨率：0.001m/s 聲速測(cè)量精度：0.05m/s 輸出速率：1～20Hz，用戶可調(diào) 溫度傳感器：PT1000 溫度范圍：0～40℃ 溫度分辨率：0.001℃ 溫度測(cè)量精度：0.02℃ 通信速率：2000bps～115200bps |
