XTF格式侧扫声呐数据格式解析.docx

本文简介：本文首先对侧扫声呐作了简单介绍，详细可参考/publish/portal7/tab675/info4827.htm，其次对XTF格式进行详细说明，主要参照Xtf File Format_X37.pdf文档，并贴出自己所用xtf数据画的海底地貌图。一、 侧扫声呐介绍侧扫声纳左右各安装一条换能器线阵，首先发射一个短促的声脉冲，声波按球面波方式向外传播，碰到海底或水中物体会产生散射，其中的反向散射波（也叫回波）会按原传播路线返回换能器被换能器接收，经换能器转换成一系列电脉冲。一般情况下，硬的、粗糙的、凸起的海底，回波强；软的、平滑的、凹陷的海底回波弱，被遮挡的海底不产生回波，距离越远回波越弱。利用接收机和计算机对这一脉冲串进行处理，最后变成数字量，并显示在显示器上，每一次发射的回波数据显示在显示器的一横线上，每一点显示的位置和回波到达的时刻对应，每一点的亮度和回波幅度有关。下图是自己所用xtf数据中某一ping的回波强度图。图1. 某一ping回波强度图将每一发射周期的接收数据一线接一线地纵向排列，显示在显示器上，就构成了二维海底地貌声图。声图平面和海底平面成逐点映射关系，声图的亮度包涵了海底的特征。下图是自己所用xtf数据最终生成的海底地貌图。图2. 海底地貌图得到海底地貌图之后，还可以对它进行各种图像处理，包括图像锐化、浮雕功能、伪彩色处理等。二、XTF格式解读侧扫声纳数据的处理是获得海底信息的重要步骤,格式转换是数据处理的基础。现有的声纳数据主要有Qmips和XTF两种文件格式,二者均为二进制格式存储。本文所研究的数据格式是XTF格式。XTF文件格式是一种可扩展的数据格式,它的伸缩性和可扩展性很强,可保存声纳、航行、遥测、测深等多种类型的信息。它可以很容易地扩展成将来所遇到的不同数据类型。每个文件都包括不同的数据包,根据数据包的标识信息识别数据包的类型。这样可以仅读取所需要的可认识数据包,而跳过其它不需要或不认识的数据包。1.XTF文件格式：其中，XTF文件格式数据包主要有声纳、测深、姿态和注释四种类型。1.1 xtf头文件头文件数据存储在XTFFILEHEADER结构体中，该结构体中包含六条信道空间，信道数据存储在CHANINFO结构体中。XTFFILEHEADER结构体包含了该款侧扫声呐的一些基本信息，包括侧扫声呐名称、类型，记录软件的名称、版本，声呐的通道数，当前坐标等等。下图是我的xtf数据所读到的头文件部分信息：注：XTF中 ，基本的侧扫声呐有两个channel,双频侧扫声呐有四个channel,一个单测深系统是一个channel,另外，速度传感器、高度计或者其他一些传感器，只要器输出为单一数值（尤其通过串口传输），在XTF格式中，都不能算一个channel,这种类型的数值进入系统并被存储在XTF文件特定的区域。基本的XTF头文件是1024字节大小，但如果channel不止六个，它的大小就会以1024字节成倍增长直到满足存放于CHANINFO结构体中的channel。1.2 一ping数据包结构这是一个ping数据包的结构，红色的是我所用XTF的字节数，可以看出一个ping一共占了4484个字节。1.2.1 XTFPINGHEADER结构体下面贴出部分XTFPINGHEADER结构体的成员：下图是我所用xtf数据所读到的XTFPINGHEADER部分信息：从上图可以看出每一ping的基本信息，包括当前船速（单位knots），当前的地理坐标，每一ping的字节数，以及ping的编号等。1.2.2 XTFPINGCHANHEADER结构体XTFPINGCHANHEADER结构体显示了通道信息，包括当前通道是左舷还是右舷，斜距，每一ping的持续时间等等。下图是我所用xtf数据所读到的XTFPINGCHANHEADER部分信息：1.2.3 ping数据读取此次所用XTF数据每一通道有2050bytes数据，数据为16位的，每两个字节为一个数据。算法如下：for(int i=0;i1025;i+)buf0=(unsigned char)(*Imagery); Imagery+;/指针，指向当前数据buf1=(unsigned char)(*Imagery);temp=(buf18)|buf0;outfiletemp,; Imagery+; 2.整个xtf文件架构XTFFILEHEADER(1024 bytes)XTFPINGHEADER(256 bytes)XTFPINGCHANHEADERFor the 1st channel(64bytes)Data For the first channelXTFPINGCHANHEADERFor the 2nd channel(64bytes)Data For the second channelXTFPINGHEADER(256 bytes)XTFPINGCHANHEADERFor the 1st channel(64bytes)Data For the first channelXTFPINGCHANHEADERFor the 2nd channel(64bytes)Data For the second channelXTFPINGHEADER(256 bytes)XTFPINGCHANHEADERFor the 1st channel(64bytes)Data For the first channelXTFPINGCHANHEADERFor the 2nd channel(64bytes)Data For the second channel.XTFPINGHEADER(256 bytes)XTFPINGCHANHEADERFor the 1st channel(64bytes)Data For the first channelXTFPINGCHANHEADERFor the 2nd