HD3(x)0测深仪说明书【中海达测深仪操作手册】 .doc

1 目目 录录 第一章第一章 回声测深仪概述回声测深仪概述.2 1.1 回声测深原理.3 1.2 水底信号识别技术.3 第二章第二章 hd-3(x)0hd-3(x)0 测深仪测深仪.6 2.1 安装连接图.6 2.2 测深主界面.7 2.3 参数及环境设置.10 2.4 开始测深（或记录）.15 2.5 回放、查找和打印.16 2.6 水深输出格式.16 2.7 定标控制.18 2.8 使用机内海洋测量软件.18 第三章第三章 水深测量资料后处理水深测量资料后处理.22 3.1 动态吃水和测深仪改正准备.23 3.2 原始采集水深取样.24 3.3 水位改正.25 3.4 数据格式转换.25 附件：系统恢复说明附件：系统恢复说明.26 中海达测深仪操作手册 2 第一章第一章 回声测深仪概述回声测深仪概述 海洋声学仪器发展迄今为止，出现突飞猛进的技术飞跃，国际上推出许多先进的 海洋声学设备，如：多波束海底成像系统、侧扫声纳、浅层剖面仪、水下声标应答器 等等，而测深仪只是声学仪器家族中最常用的一种设备。目前国际上大多型号的测深 仪还是采用机械记录针式或热敏记录方式。丹麦的 e-sea sound 率先采用了数字成像 测深仪，但价格昂贵（每台售价双频机在 30 万人民币以上） ，而且只能存储 30 分钟的 图像数据。国内目前使用最多的测深仪还是机械记录针式的，体积大，功耗大，故障 率高。中海达公司经过多年的研究，率先推出 hd-17/hd-18/hd-20 型数字成像式测深 仪，把打在记录纸上的模拟信号，用数字化图像的方法显示出来，并可以存贮，事后 可随时回放和打印，用先进数字处理的方法捕捉水底回波信号，既精度高，又稳定可 靠,用电子闪存，可存储 50-100 小时的记录图像数据，还配有 usb 存储盘，随时可将 数据导出。中海达公司同时还推出了 hd-16 型轻巧工程测深仪，应该是目前最轻巧的 测量型测深仪。虽然它只显示和输出水深无图像记录，但所得到的水深也是经过复杂 的数字处理的，精度高而又可靠。中海达测深仪是目前国内商品化测深仪中最先进的 测深仪。 2004 年底中海达推出第二代 hd-2（x）系列测深仪，第二代测深仪比第一代测深 仪性能更加完善。 2007 年月中海达推出了第三代 hd-2（x）t 系列测深仪，第三代测深仪 cpu 更稳 定、系统保护更 全面、反应速度更快、数据吞吐量大等改进，更加适合外业人员的 操作。 hd3(x)0 中海达公司在中海达公司在 hd-27t 系列的成功基础上，开发出的第三代系列的成功基础上，开发出的第三代 全新数字化测深仪全新数字化测深仪-hd3(x)0. hd3(x)0 测深仪融合最尖端测深技术，引入测深仪融合最尖端测深技术，引入 先进的混频技术，是目前国内唯一具有高频混频电路技术的测深仪，这就减先进的混频技术，是目前国内唯一具有高频混频电路技术的测深仪，这就减 少由于换能器蜂鸣产生的表面噪音和增强回声强度。少由于换能器蜂鸣产生的表面噪音和增强回声强度。hd3(x)0 配置配置 200khz 频率的换能器，适合大多数海测工程的测量需求。频率的换能器，适合大多数海测工程的测量需求。hd3(x)0 测深仪根据声纳测深仪根据声纳 在水中的传输特性设计出完美的在水中的传输特性设计出完美的 tvg 曲线，用户在测深时可根据不同环境曲线，用户在测深时可根据不同环境 调整调整 tvg 曲线，从而优化测深精度，并有效地解决了浅水测深的难题。曲线，从而优化测深精度，并有效地解决了浅水测深的难题。 3 1.11.1 回声测深原理回声测深原理 如图 1-1，假设声波在水中的传播水面速度为 v，当在换能器探头加窄脉冲声波信 号，声波经探头发射到水底，并由水底反射回到探头被接收，测得声波信号往返行程 所经历的时间为 t，则： z = vt 图 1-1 回声测深原理 z 就是从探头到水底的深度，再加上探头吃水就是水深了。 1.21.2 水底信号识别技术水底信号识别技术 虽然回深测深的原理很简单，但水中的情况却是很复杂的，有干扰回波、有鱼群 出没或杂物的回波，水底的反射条件各不相同，在浅水区还有可能出现二次、三次回 波，如何从众多的杂波中跟踪得到真正的水底回波信号，需要采用相关的技术。 1 1、水底门跟踪技术（也叫时间门跟踪技术）、水底门跟踪技术（也叫时间门跟踪技术） 如图 1-2，由于水底的变化是比较平缓的，两次测深之间（约 0.1 秒） ，水深变化 不会太大，我们假定二次深度的变化量为10%,则我们就在上次正确回波时刻前 10%z 到后 10%z 开一道时间门，只有在时间门内的回波我们才认为是正确的回波， 这10%就叫时间门宽度，一旦时间门内没有回波，就逐渐扩大时间门直至全程搜索 回波，直到重新捕获正确的回波。 中海达测深仪操作手册 4 图 1-2 水底门跟踪技术 2、脉宽选择、脉宽选择 对于大多数情况来说，水底面的回波脉冲宽度是最大的，而干扰信号和二次回波 的脉冲宽度相对要小，脉宽选择就是识别最大脉冲宽度的脉冲作为正确回波信号，当 然还要配合时间门一起来识别。 3 3、信号门槛、信号门槛 如果你的测区或环境有较多的干扰，你可以把信号门槛设置增大，如图 1-2 中， 把信号门槛提高就可以把干扰信号虑除掉。但是信号门槛也不能过大，过大有可能把 较弱的回波信号也虑除掉，门槛的不同会在一定程度上影响测深精度，所以适当的选 取合适的信号门槛对于抑制干扰，稳定跟踪有好处。 4、增益控制、增益控制 增益控制技术可以根据测量回波脉冲的信号的强度，回波信号过强时控制接收放 大电路降低增益，以防止干扰信号过多。当回波信号幅度过小时，自动控制接收放大 电路提高增益，以接收回波。增益范围的大小是衡量接收通道性能的关键，中海达测 深仪接收增益控制范围为 90db，可以使用手动增益控制。 5、时间增益控制（、时间增益控制（tvg） 声波在水中传播时，声强按指数规律衰减，为保持信号幅度的平稳，tvg 将控制 接收放大器按相反的规律增长放大倍数，这就是时间增益控制。如图 1-3。 5 图 1-3 中海达测深仪操作手册 6 第二章第二章 hd-3(x)0hd-3(x)0 测深仪测深仪 2.12.1 安装连接图安装连接图 图 2-1 换能器安装图 图 2-1a 换能器与固定杆的安装 7 下图为测深仪下图为测深仪 hd-370hd-370 连接端口图示：连接端口图示： 使用标准配置探头时，探头接 tx1。 图 2-2 连接端口 2.22.2 测深主界面测深主界面 连接安装完毕后，连接上电源（直流或交流都可） ，打开主机侧面的开关，系统开 始启动，启动完毕后自动进入测深软件界面，如图 2-3 单频测深时的界面： 图 2-3 深主界面 回声图像显示区 深 度 标 尺 操作按钮区 信息显示 区 中海达测深仪操作手册 8 1 1、回声图像显示区、回声图像显示区 瀑布式显示回声图像从上到下信号线分别为：零米线、发射线（即吃水线） 、回波 线。定标时显示一条打标线及打印注记内容，由外部命令控制打标时，注记内容由外 部软件提供，其他打标方式时，只打印连续点号和定标时间。 2 2、深度表尺、深度表尺 显示对应档位的深度刻度，档位分为下列几档： 1 档 010 米 2 档 020 米 3 档 040 米 4 档 080 米 5 档 0160 米 6 档 0320 米 7 档 0640 米 当设置为“自动换档”但不打开“允许平移”时，当水深大于现档位的 90%时， 自动扩大到下一档位，当水深小于现档位的 30%时，自动缩小到上一档位。当设置为 “自动换档”并且打开“允许平移”时，水深超出现档位底端时，向上平移换档，当 现档位被移动四次后，自动转入下一个倍乘档位。 当使用“手动换档”时，如果回波不超出显示范围的 50%，也不会造成回波信号 丢失，只是看不到显示罢了。如果回波超出显示范围的 50%，将可能会造成回波信号 丢失。 3 3、回波波形显示、回波波形显示 瀑布式回声图像显示区可以转换为回波波形显示，就像示波器一样，可以很清楚 地看到从发射到接受的波形，以波形方式显示时，不会影响正常的测深和记录。点击 窗口右上角的小按钮可以在“瀑布”方式和“波形”方式来回转换。 波形方式显示从发射到接受整个过程的波形。波形幅度的大小代表了回波信号的 强弱。红色方形波表示被跟踪的水底回波。如图 2-4 9 图 2-4 回波图形窗口 4 4、水深显示窗口、水深显示窗口 显示对应通道被捕捉的水深，当跟踪失败时，显示的水深后面有个“？”号，当 浅水报警打开时，一旦水深小于报警值，水深窗口显示“警告” 。 5 5、操作按钮区、操作按钮区 所有操作功能的按钮及进展条。如图 2-5 图 2-5 操作按钮 测测 深：深：开始测深，但不记录 记记 录：录：开始测深，并记录，将提示你给定一个文件名，系统将根据日期自动给 你一个唯一的名字 回回 放：放：回放曾经记录的测深文件，犹如查看记录纸，并可以快进、快倒、暂停 及搜索查找 打打 印：印：把曾经记录的测深文件打印到外接热敏打印机或喷墨打印机上 中海达测深仪操作手册 10 停停 止：止：停止测深，并停止声波发射，不工作时可以省电 扩扩 档：档：手动扩大显示测深范围 缩缩 档：档：手动缩小显示测深范围 设设 置：置：设置测深要素 环环 境：境：修改工作方式、端口输出格式等 服服 务：务：产品注册及升级固件等 定定 标：标：手动定标（在手动定标方式时才有效） 关关 闭：闭：关闭测深软件，回到系统桌面 2.32.3 参数及环境设置参数及环境设置 按“设置”按钮出现修改参数设置对话框，如图 2-7 各项参数的说明请详见第一章有关说明。 1、 吃水：0 15 米。 2、 声速：1370 1700 米/秒，对于浅水测量时可以简便使用单一声速来校准， 根据比对的水深或温度、盐度计算声速（见图 2-6，严密的测量方法要根据 测量规范的要求进行。 使用“比对深度”计算时， “实测深度”输入的是测深仪上的深度计数， “比对 深度”输入的是用打水砣或其它方法测得和真实深度。 图 2-6声速计算 11 3、 发射脉宽用于控制发射脉冲的宽度， “自动”时将根据不同档位使用不同的发 射脉宽。 4、 底面坡度选择用来控制时间门：“普通”的时间门宽度为深度的 5%；“陡坡” 的时间门宽度为深度的 10%；“峭壁”的时间门宽度为深度的 15%。 5、 发射功率：115 档。自动功率档时：软件会自动根据水深和回波信号的强弱综 合计算出适合的功率级别,建议用户使用自动功率。 图 2-7 参数设置 6、 信号门槛：抑制小幅度干扰信号的门槛值，分为 10 档，最大时为信号满幅度 的 60%，浅水可设大一些，深水要设小一些，选上自动门槛会根据信号强弱来 调整。 7、 增益控制：可调节滑动棒来调节增益，也可在主界面中调节。如图 2-7 8、 在“高级”中设置，调整好“ 浅水增益”值有利于 2 米以内的浅水回波跟踪， 不同的底质可能要采用不同的值，在浅水时如果回波很淡，可以适当增大这个 值，反之，如果回波一片糊，就要减小这个值，tvg 的值是随着深度的增大， 增益增大的快慢，即增益的增加斜率，这个值越大增益增加的越快，它主要决 定大于 2 米深度的增益状况，比如在 10 米水深时，如果回波谈，就加大 tvg 值,tvg 值一般设置为 20 log 。 如果你不知道如何去设置这些参数，你可以按“恢复默认值”钮，把所有参数 都恢复到默认值，不过吃水还是要根据探头的入水深度由你设置。 中海达测深仪操作手册 12 图 2-8 按“环境”按钮出现如图 2-9 所示对话框： 图 2-9 环境设置 深度输出端口：深度输出端口： 中海达测深仪可以仿真世界上各类测深的数据格式，根据你定位系统的需要，你 选择水深输出的波特率和数据格式，各种数据格式的说明请参见后面的章节，一般单 频可选用 haida-h 格式，双频可选用 haida-hl 格式。输出数据的端口可选用 com1 或 com2。 工作方式：工作方式： 根据你的测深仪型号选择对应的工作方式，hd-370 单频测深仪只能在高频方式下 工作，可调节其频率以适应不同频率的探头；hd-310 不能调节频率，只有一个固定频 13 率 200 khz。 定标方式：定标方式： 有四种定标方式可供选择，详细说明请参见后面的章节。 浅水报警：浅水报警： 激活浅水报警时，你可以输入水深限值，当水深小于这个限值时，水深窗会显示 “警告” 。 存储定标点信息到文本文件：存储定标点信息到文本文件： 一旦打开这个选项，记录测深时，自动会把定标点的信息存储的与 hds 文件相同 的文件名而扩展名为 txt 的文件中，格式为：点号，时间，水深点号，时间，水深 h h，水深，水深 l l，吃水，声，吃水，声 速速 打印机设置：打印机设置： 用于设置连续打印时的相关参数。见图 2-10。 图 2-10 打印机设置 其中：色彩可设置为彩色或黑白输出，定标点水深或深度刻度线可选择打印，刻 度的粗分、细分选择可控制打印刻度标尺的细分程度，长度方向的缩放可以控制打印 的比例。 涌浪仪接口：涌浪仪接口： 中海达测深仪操作手册 14 图 2-11 如果你配有涌浪补偿仪的话，可以接到 com1 或 com2（避开水深输出口） ，如图 2- 11，定义好端口和波特率，根据涌浪仪的输出数据格式，定义好格式，例如输出格式 为： $-0.23 $为识别头，涌浪修正值-0.23 的起始为“-”在整个字符串的第二位（起始位 2） ， “-0.23”共有 5 个字符（即长度为 5） ，结尾为，单位为“米” 。 当打开“启用涌浪修正”时，显示和串口输出的水深自动进行了改正，并且修正 值被记录在原始文件中。 产品注册：产品注册： 如果你已购得产品的永久使用权，请向产品供应商索取注册码，对产品进行永久 注册。注册方法是：点击“服务” ，在下方注册码框中输入注册码即可。 图 2-12 产品升级服务 15 2.42.4 开始测深（或记录）开始测深（或记录） 按“测深”时，系统开始发射和接收，并显示回声图像，水深输出口也有相应格 式的水深输出，只测深时不进行图像记录。如果你不需要图像记录的话，这倒是个节 省内存空间的好方法，因为进行图像记录每小时要用去 10m 左右的内存。如果你是正 式的成果测量，那么就用“记录”钮，进入“记录”时会出现一个文件对话框要求你 输入一个记录文件名，系统会自动根据日期，生成一个不重复的文件名，你只需要点 击确定就可以了。 如果你一定要自己输入文件名，你可以打开中文输入，并启动软键盘，也可以接 上外接键盘输入。如果你输入的文件名已存在，会提示你是否“覆盖” ，如选择“是” ， 你以前的原始文件就被覆盖了。 建议你每个文件记录时间不要太长，一个小时左右就够了，太大的文件无论是拷 贝还是打印都将会出现“磁盘满”或“缺纸”等困惑。 注意：经常留意你的存储空间是否足够，最好每天工作完以后，用 usb 存储盘把 记录文件（*.hds）转移到别的电脑或刻录光盘永久保留，文件转移后记得把测深仪内 的文件（*.hds）删除，腾出足够的空间。 在测深时，如果有多次回波或有干扰波，系统能自动识别正确的回波，万一跟踪 到别的干扰波上去了，可以在瀑布窗口或波形窗口的正确回波上边的空白处点击一下 就恢复了。 注意：需要人为强制跟踪时，在正确回波图像上边的空白处点击一下就可以了。注意：需要人为强制跟踪时，在正确回波图像上边的空白处点击一下就可以了。 2.52.5 回放、查找和打印回放、查找和打印 存贮的测深文件（*.hds）你可以随时调看，也叫回放，你所看到的回放内容和当 时测深是一样的，所以你存贮的文件也可以说是“数字记录纸” ，这也是我们不考虑在 测量时实时打印的原因，数字化时代了，为什么还要去保管一堆堆记录纸呢？如果要 上交资料的话，上交一张光盘不是很方便吗？你将测深软件（有配备光盘或上我公司 网站下载）安装到任意电脑上都可以查看你的“数字记录纸” 。 回放时，软件会弹出对话框，选择你需要回放的文件，软件会按正常回放速度放 映，如果你要加快，可以点击“快放”钮，还可以用“快倒” 、 “暂停” ，也可以按打标 的点号查询，直接跳到你要放的位置。 查询点号 直接跳转 中海达测深仪操作手册 16 图 2-13 跳转点号显示水深 如果你确实要记录纸的话，建议你配上连续纸打印机，用“打印”按钮可以打印 出像记录纸一样的硬拷贝资料。 在回放时，如果要人工量取水深的话，先按“暂停” ，在把鼠标箭头指向要量取的 地方，水深显示窗会根据鼠标的位置显示对应的水深值。 在测深记录时，系统会自动生成一个扩展名为 lst 的文件，用于存放搜索查寻用 的资料，有了这个文件查询会很快，所以拷贝文件是也要把这个文件一起拷贝。如果 没有这个文件，在回放时如果点击查询，软件会自动生成这个文件，不过根据文件的 大小需要等待一定的时间。 2.62.6 水深输出格式水深输出格式 1、 haida-h(高频输出)和 haida-l 格式(低频输出)： dte# dt 为识别头 第 3 位,当水深错误时为 e,正确时为空格 第 48 位为水深值，单位为. 回车 换行 2、 haida-hl 格式(双频输出) dte# e# dt 为设别头 第 3 位,当高频水深错误时为 e,正确时为空格 第 48 位为高频水深值，单位为. 3、 eso 25 格式 高频通道： da#.#m 低频通道： db#.#m 17 d 为识别头 a 表示高频通道 b 表示低频通道 #.#为水深，单位为米 代表一位空格 m 代表单位为米 4、 innerspace 格式 # 为识别头，十六进制数 02hex 2-6 为水深，单位为 cm 5、 nmea 173 dbs 格式 sddbs,#.#,f,#.#,m,#.#,f 呎 米 6、 odom dsf et 格式 高频通道： et#h 低频通道： et#l et 为识别头 h 表示高频通道 l 表示低频通道 #为水深，单位为 cm 2.72.7 定标控制定标控制 操作：在“环境设置”的界面左下方可以设置定标方式 1 1、接受串口命令：、接受串口命令： 由海洋测量软件控制打标，定标命令根据选择的水深输出格式的不同而不同。 haida_h、haida_l、haida_hl 的命令为：$mark，* 其他定标命令和对应的格式相一致，请查询相关资料。 *好代表要插入的打印字符串。 2 2、外接打标：、外接打标： 把仪器配备的打标电缆插到水深输出串口上，每按一下电缆另一头的按钮，会打 标一下，点号自动累加。 3 3、手动打标：、手动打标： 中海达测深仪操作手册 18 按一下屏幕的“定标”钮，会打标一下，点号自动累加。 4 4、自动定时：、自动定时： 根据你设定的时间间隔（秒） ，自动定时打标，点号自动累加。 注意：不管使用何种打标方式，必须在“环境”中设置对应的打标方式才会起作用。 2.82.8 使用机内海洋测量软件使用机内海洋测量软件 hd-370 机内配有海洋测量软件，只要把你的 gps 接到后面的串口（com1 或 com2）就可以进行水上测量作业，你可以省掉一台电脑和一套测量软件，测深软件获 取得水深值由测量软件直接调用，实现 0 延迟传送，水深和定位的同步更好。运行桌 面的“nav28 测量软件” ，出现图 2-14 界面。 图 2-14 左边窗口为测深仪窗口，操作与测深仪一样；右边为测量导航窗口，与测量软件 的操作一样，请参照海洋测量软件操作手册 。 点击“全屏” ，将全屏幕显示测量界面。 点击“双屏” ，将回到测深和测量双屏幕显示。 点击“去测深” ，将全屏显示测深界面。 点击“去测量” ，将回到双屏显示。 19 设置操作步骤：设置操作步骤： 1、 测量界面新建任务。 2、 测量界面端口配置，把 gps 连接到 com1，把定位口设为 com1，并设置好 波特率，件图 2-15。 图 2-15 3、 测量界面选择好定位数据格式，见图 2-16。 图 2-16 中海达测深仪操作手册 20 4、 测量界面进入测量方式。 5、 测深界面环境设置中选择好是高频测深还是双频测深，见图 2-17，测量软件会 根据这个设置选择记录。 图 2-17 6、 测深界面开始“测深”或“记录” 。 7、 开始测量记录。 21 第三章第三章 水深测量资料后处理水深测量资料后处理 中海达公司为了广大用户的方便，将外业测量软件采集的原始资料（*.ss 文件） 处理成可以成图使用的“水深资料后处理软件” ，免费锲入到测深仪中供广大客户使用， “水深资料后处理软件”有如下功能： 1、 将原始采集的资料（*.ss） ，根据成图要求的密度筛选编辑成需要的文件 （*.htt） 。 2、 进行测深仪改正、动态吃水改正。 3、 进行水位改正（非 rtk 无验潮作业时） 。 4、 将数据转换成需要的格式。 5、 辅助功能。 运行桌面的水深资料后处理，出现如图 3-1。 图 3-1 首先要获取你测量时使用的任务（*.nav）,以确定你的坐标系统及投影等参数。 根据图 3-1 中的作业流程图来解释作业步骤。 中海达测深仪操作手册 22 3.13.1 动态吃水和测深仪改正准备动态吃水和测深仪改正准备 建立动态吃水改正数和测深仪改正数表，见图 3-2。 图 3-2 深度必须要覆盖测区的最大和最下水深，速度表必须要覆盖测量时的最大和最小 航速。 23 3.2 原始采集水深取样原始采集水深取样 图 3-3 执行“水深采集取样” ，出现水深编辑图，打开原始水深文件，出现水深河水位线， 如图 3-3 是双频测深仪采集的文件。 量程：量程：“量程+”用于扩大水深显示范围， “量程-”用于缩小水深显示范围。 取样间隔：取样间隔：图上相邻两水深点的间隔（米） ，在打开文件前设定好取样间隔，或打开文 件后从新修改间隔，用鼠标在途中点击，该点后重新按新的间隔取样。点击“只取定 位点”则所有取样线和定位线重合。 rtkrtk 水位：水位：也就是 rtk 测得的水面高程，如果是江湖和水库，高程值有可能很大，不在 水深线附近，所以看不到也无法编辑，这时可以输入一个“高程显示平移值” ，把高程 线调整到窗口内进行编辑。 水深加常数：水深加常数：如果你在测量时搞错了吃水，这时你可以在这里进行常数改正。 通道切换：通道切换：如果是双频或多通道、多波束，通道切换可以单独显示各个通道和所有通 水深标尺 rtk 水位 定位点取样点 高频水深 中海达测深仪操作手册 24 道一起显示，只有在单独显示通道时才能进行编辑。 定