Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции
В работе рассмотрена проблема реализации современной цифровой системы сбора, анализа и комплексирования навигационных и гидроакустических данных. Определены базовые технические и функциональные требования, позволяющие существенно повысить эффективность промерных работ, качество обработки исходных да...
Збережено в:
| Дата: | 2004 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України
2004
|
| Назва видання: | Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19102 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции / А.В. Пешков, И.Н. Писанко, В.В. Худоконь // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2004. — № 1. — С. 38-43. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-19102 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-191022011-04-20T12:04:28Z Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции Пешков, А.В. Писанко, И.Н. Худоконь, В.В. В работе рассмотрена проблема реализации современной цифровой системы сбора, анализа и комплексирования навигационных и гидроакустических данных. Определены базовые технические и функциональные требования, позволяющие существенно повысить эффективность промерных работ, качество обработки исходных данных и их отображения. Рассмотрен ряд аппаратных и программных решений, используемых в гидроакустических навигационно-промерных системах собственной разработки. В качестве примера представлены результаты, полученные системой сбора данных судового эхолота и приемника GPS в ходе 9-й Украинской антарктической экспедиции. У роботі розглянуто проблему реалізації сучасної цифрової системи збору, аналізу та комплексування навігаційних і гідроакустичних даних. Визначено базові технічні та функціональні вимоги, що дозволяють суттєво підвищити ефективність промірних робіт, якість обробки первинних даних та їх відображення. Розглянуто ряд апаратних та програмних рішень, використаних в гідроакустичних навігаційно-промірних системах власної розробки. Як приклад представлені результати, отримані системою реєстрації даних судового ехолота та приймача GPS у 9-й Українській антарктичній експедиції. Designing problem for modern digital system for assembly, analysis and integration of navigational and hydroacoustic data is considered in the paper. Basic technical and functional requirements, which allow increasing efficiency of sounding, quality of raw data processing and of their visualization, are defined. The set of firmware solutions which are used in own digital navigating and sounding systems is considered. Results, obtained in 9th Ukrainian Antarctic expedition by digital data acquisition system for the ship echo-sounder and GPS receiver, are presented as example. 2004 Article Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции / А.В. Пешков, И.Н. Писанко, В.В. Худоконь // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2004. — № 1. — С. 38-43. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1815-8277 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19102 004.9; 551.461.7 ru Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В работе рассмотрена проблема реализации современной цифровой системы сбора, анализа и комплексирования навигационных и гидроакустических данных. Определены базовые технические и функциональные требования, позволяющие существенно повысить эффективность промерных работ, качество обработки исходных данных и их отображения. Рассмотрен ряд аппаратных и программных решений, используемых в гидроакустических навигационно-промерных системах собственной разработки. В качестве примера представлены результаты, полученные системой сбора данных судового эхолота и приемника GPS в ходе 9-й Украинской антарктической экспедиции. |
| format |
Article |
| author |
Пешков, А.В. Писанко, И.Н. Худоконь, В.В. |
| spellingShingle |
Пешков, А.В. Писанко, И.Н. Худоконь, В.В. Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) |
| author_facet |
Пешков, А.В. Писанко, И.Н. Худоконь, В.В. |
| author_sort |
Пешков, А.В. |
| title |
Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции |
| title_short |
Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции |
| title_full |
Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции |
| title_fullStr |
Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции |
| title_full_unstemmed |
Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции |
| title_sort |
использование цифровой системы сбора данных эхолота и gps в 9-й украинской антарктической экспедиции |
| publisher |
Науково-технічний центр панорамних акустичних систем НАН України |
| publishDate |
2004 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/19102 |
| citation_txt |
Использование цифровой системы сбора данных эхолота и GPS в 9-й Украинской Антарктической экспедиции / А.В. Пешков, И.Н. Писанко, В.В. Худоконь // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану): Зб. наук. пр. — Запоріжжя: НТЦ ПАС НАН України, 2004. — № 1. — С. 38-43. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану) |
| work_keys_str_mv |
AT peškovav ispolʹzovaniecifrovojsistemysboradannyhéholotaigpsv9jukrainskojantarktičeskojékspedicii AT pisankoin ispolʹzovaniecifrovojsistemysboradannyhéholotaigpsv9jukrainskojantarktičeskojékspedicii AT hudokonʹvv ispolʹzovaniecifrovojsistemysboradannyhéholotaigpsv9jukrainskojantarktičeskojékspedicii |
| first_indexed |
2025-07-02T20:02:24Z |
| last_indexed |
2025-07-02T20:02:24Z |
| _version_ |
1836566755202301952 |
| fulltext |
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2004 (№1)
38
УДК 004.9; 551.461.7
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ ЭХОЛОТА И GPS
В 9-Й УКРАИНСКОЙ АНТАРКТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ
©А.В. Пешков, И.Н. Писанко, В.В. Худоконь, 2004
Научно-технический центр панорамных акустических систем НАН Украины, г. Запорожье
У роботі розглянуто проблему реалізації сучасної цифрової системи збору, аналізу та комплексування
навігаційних і гідроакустичних даних. Визначено базові технічні та функціональні вимоги, що дозволяють суттєво
підвищити ефективність промірних робіт, якість обробки первинних даних та їх відображення. Розглянуто ряд
апаратних та програмних рішень, використаних в гідроакустичних навігаційно-промірних системах власної
розробки. Як приклад представлені результати, отримані системою реєстрації даних судового ехолота та
приймача GPS у 9-й Українській антарктичній експедиції.
В работе рассмотрена проблема реализации современной цифровой системы сбора, анализа и комплек-
сирования навигационных и гидроакустических данных. Определены базовые технические и функциональные
требования, позволяющие существенно повысить эффективность промерных работ, качество обработки исход-
ных данных и их отображения. Рассмотрен ряд аппаратных и программных решений, используемых в гидро-
акустических навигационно-промерных системах собственной разработки. В качестве примера представлены
результаты, полученные системой сбора данных судового эхолота и приемника GPS в ходе 9-й Украинской ан-
тарктической экспедиции.
Designing problem for modern digital system for assembly, analysis and integration of navigational and hy-
droacoustic data is considered in the paper. Basic technical and functional requirements, which allow increasing effi-
ciency of sounding, quality of raw data processing and of their visualization, are defined. The set of firmware solutions
which are used in own digital navigating and sounding systems is considered. Results, obtained in 9th Ukrainian Antarc-
tic expedition by digital data acquisition system for the ship echo-sounder and GPS receiver, are presented as example.
Программа изучения шельфа Антарктического континента и примыкающих к не-
му островов требует подробного топографо-геодезического обеспечения исследователь-
ских работ. При этом основным средством картографирования дна являются эхолоты и
панорамные гидроакустические комплексы. Их приоритет был убедительно подтвер-
жден результатами, полученными во 2-й Морской Украинской Антарктической экспе-
диции. Выполненные работы позволили получить информацию о геоморфологических и
батиметрических особенностях дна, донных осадках, пополнить и обновить базу данных
для составления новых и корректуры существующих навигационных карт, методологи-
чески обоснованно и более прицельно осуществлять постановку донных геостанций и
их поиск в случае нештатных ситуаций. Вместе с тем опыт выполнения работ показал и
необходимость комплексного подхода к составу гидроакустической аппаратуры и со-
пряжения ее с высокоточными навигационными системами.
Сложная ледовая обстановка исключает возможность выполнения протяженных
галсов с постоянной скоростью и постоянным направлением движения носителя, приво-
дит к возникновению нелинейностей масштаба, пропускам и требует проведения по-
вторных съемок донного рельефа. Такого же дублирования галсов требует и наличие в
толще воды мощных мигрирующих скоплений криля, контрастные аномалии и акусти-
ческая тень от которых накладываются и искажают изображение дна.
Для оптимизации объема промерных работ при условии проведения повторных
галсов необходимой составляющей комплекса становится интерактивный электронный
планшет, отображающий в реальном времени схему пройденных галсов, а также обес-
печивающий быстрый доступ к топографической и гидролокационной информации
формирующейся базы данных комплекса. Для интегрирования отдельных участков в
единую зону обзора все данные необходимо представлять на глобальной географиче-
ской сетке в нормированном линеаризованном масштабе. Визуализация результатов
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2004 (№1)
39
площадной съемки на карте позволяет определить наиболее информативные области
работ, а также “мертвые зоны”, требующие дальнейших промеров.
Сочетание методов дискретного профильного представления глубины и площад-
ной гидролокационной съемки позволяет реализовать неоспоримые преимущества
цельного отображения качественных и количественных характеристик донного рельефа.
При этом совмещение количественной информации о рельефе дна в полосе обзора с яр-
костной (цветовой) эхограммой является качественно новым способом представления
данных при изучении морского дна.
Таким образом, дальнейшее развитие гидроакустических средств исследования
Антарктиды определяется интеграцией комплексов с компьютерными средствами обра-
ботки и отображения данных и совершенствованием специализированного программно-
го обеспечения.
Автоматизация панорамной съемки и комплексирование полученной гидроаку-
стической и навигационной информации в реальном масштабе времени позволяет упро-
стить процесс исследования акваторий и поиска подводных объектов.
Большие потоки принимаемых данных при панорамной съемке накладывают по-
вышенные требования к ресурсам ПЭВМ и эффективности алгоритмов функционирова-
ния программного обеспечения. При аппаратно – программной реализации современных
гидроакустических комплексов (ГАК) требуется за ограниченное время измерять и ре-
гистрировать значительное количество параметров, а затем передавать большие потоки
данных за максимально короткие интервалы времени. Время реакции на минимальном
(критическом) диапазоне работы ГАК может составлять около 30 мс, при этом поток
данных может доходить до 100 КБ/c. Программное обеспечение таких информационно
измерительных систем должно осуществлять прием разнородных данных, их отображе-
ние, запись на магнитный носитель, математическую обработку, проводить оператив-
ный контроль работоспособности системы в реальном масштабе времени. Выполнение
подобных задач предопределяет требования к ресурсам ПЭВМ в целом и, в особенно-
сти, к пропускным способностям внешних интерфейсов.
При передаче информации от устройств ГАК на компьютер, рассматриваются три
основных интерфейса: COM, LPT и USB.
COM – порт может обеспечить прием данных приемника GPS. Его стандартная
техническая пропускная способность составляет 0,014 МБ/с.
LPT–порт и USB–порт конкурируют за установку и прием информации с гидро-
акустических устройств. Их техническая пропускная способность составляет:
0,5–2 МБ/с - LPT–порт;
0,18МБ/с и 0,41–1,5 МБ/с - USB–порт стандарта 1.1;
60 МБ/с - USB–порт стандарта 2.0.
Развитие аппаратных средств позволяет создавать более совершенные, с повы-
шенными “интеллектуальными” возможностями программные средства ГАК при огра-
ниченных затратах средств и времени.
При эхолотном промере в 9-й Украинской Антарктической экспедиции было за-
писано 173 файла. Общий размер файлов в сумме 2 Гб. В соответствие каждому файлу
поставлена дата, время начала и время конца записи. Запись велась непрерывно при
движении судна, если глубина не превышала 800 м, а также во время взятия геологиче-
ских проб со дна. Для визуализации эхограмм используется Bitmap – представление. К
каждому BMP файлу прилагается текстовый файл (.txt) с информацией в табличном ви-
де: дата, время (по Гринвичу каждую секунду) координаты, глубина, скорость. На 27
файлах можно видеть движение трубки при взятии геологических проб грунта со дна
(рис. 1).
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2004 (№1)
40
Рис. 1. Эхограмма эхолотного промера (взятие проб грунта)
По записям навигационных данных GPS формируются векторные изображения галсов
судна – носителя (рис. 2, 3).
Применение математической обработки данных при площадной эхографической
съемке дна, методов интерполирования (рис. 4).
Оптимальная обработка полученных натурных данных может быть проведена с
помощью системы управления базой данных (СУБД). СУБД, ориентированная на об-
работку данных гидроакустического комплекса, должна удовлетворять следующим
требованиям:
1) поддерживать используемые форматы представления данных;
2) обеспечивать преобразование данных к стандартным формам представления,
получения равномасштабного изображения, привязку эхограмм к навигаци-
онным данным, динамическое построение электронного планшета в районе
работ;
3) поддерживать внутреннюю логическую структуру массива записей обраба-
тываемых данных (по признакам – дата, время и район работ, типы исполь-
зуемых устройств, характеристики каналов приема, и элементов управле-
ния);
4) обладать надежностью и реконфигурируемостью, являясь автономной.
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2004 (№1)
41
Рис. 2. Планшет района работ с участками галсов,
на которых регистрировалась информация судового эхолота
Рис. 3. Планшет района работ с отображением глубин на зарегистрированных галсах
Таким образом, программное обеспечение постобработки данных является не-
отъемлемой частью программного обеспечения современных гидроакустических сис-
тем. Использование СУБД, как показывает практика, существенно повышает эффек-
тивность работы пользователя с большими массивами натурных данных об акватори-
ях, получаемых с помощью компьютеризированных гидроакустических комплексов.
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2004 (№1)
42
а)
б)
Рис. 4 а), б). Построение рельефа дна путем интерполирования данных о глубине
(точками показаны галсы судна).
Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового океану), 2004 (№1)
43
Выполненные работы позволили получить информацию о геоморфологических
и батиметрических особенностях дна, донных осадках, пополнить и обновить базу
данных для составления новых и корректуры существующих навигационных карт, ме-
тодологически обоснованно и более прицельно осуществлять постановку донных гео-
станций и их поиск в случае нештатных ситуаций, а также определить состав комплек-
са гидроакустической аппаратуры для решения поставленных задач.
Существующие перспективы использования и широкие функциональные воз-
можности панорамных гидроакустических комплексов дают основание считать их од-
ним из наиболее эффективных и незаменимых технических средств исследования ак-
ваторий.
Литература
1. Использование гидролокатора бокового обзора и спутниковой навигационной системы для
исследования рельефа мелководной зоны архипелага Аргентинских островов. Верниго-
ров В.П., Клочан Ю.А., Моц В.Н., и др.//Бюллетень Украинского Антарктического центра.
Вып. 3, Киев, 2000
2. Опыт использования аппаратуры промерных эхолотов для исследования звукорассеиваю-
щих слоев в поверхностном слоеокеана. Гончар А.И., Зацеркляный А.Е., Клочан Ю.А.,
Острецов Г.А.//Бюллетень Украинского Антарктического центра. Вып. 3, Киев, 2000
3. Особливості морфологічної структури дна осадконакопичування басейну Архіпелагу
Аргентинських островів. Вернигоров В.П., Гончар А.І., Клочан Ю.А. та ін.//Бюлетень
Українського Антарктичного центру. Вип. 2, Київ, 1998
|