单波束的波束角效应改正方法、装置和计算机设备

技术领域

本申请涉及深度测量技术领域，特别是涉及一种单波束的波束角效应改正方法、装置和计算机设备。

背景技术

单波束测深是当前实际工程中最常见的一种测深方法。单波束测深是测量一个点(取最高点值)的水深值，随着船体的移动，单波束对应的测深点形成一条线。在利用声学测深仪进行测深时，由于声学测深仪是通过测定声波在海水中传播的收发时间间隔来测量深度的，但由于声学测深仪是以锥形的波束朝着海底发射测深信号并接受用时最短的回波信号，同时海底可能呈一定的倾斜，因此测量到的距离最近的点可能并不在理想情况下正下方。当待测的水域深度越大、地形倾角越大、换能器的波束开角越大时，波束角效应产生的影响就会越显著，波束角效应会使测得的海底地形产生失真与变形。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减弱波束角效应的影响的单波束的波束角效应改正方法、装置和计算机设备。

第一方面，本申请提供了一种单波束的波束角效应改正方法，所述方法包括：

获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；

基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；

基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；

基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；

若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

在其中一个实施例中，基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角，包括：

确定两个相邻的测深点对应的深度测量值之间的深度差值，以及两个测深点之间的直线距离；

基于深度差值和直线距离，确定单波束测量对象的倾斜角。

在其中一个实施例中，基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量，包括：

若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之前且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在其中一个实施例中，基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量，包括：

若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之后且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在其中一个实施例中，基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量，包括：

若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之前，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在其中一个实施例中，基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量，包括：

若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之后，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在其中一个实施例中，基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标，包括：

若当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，则根据下一个测深点与当前测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至下一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；

将当前测深点的横坐标与横轴调整量之和，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之和，作为当前测深点改正后的纵坐标。

在其中一个实施例中，基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标，包括：

若当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，则根据当前测深点与上一个测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至上一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；

将当前测深点的横坐标与横轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的纵坐标。

第二方面，本申请还提供了一种单波束的波束角效应改正装置。所述装置包括：

获取模块，用于获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；

倾角计算模块，用于基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；

改正量确定模块，用于基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；

坐标改正模块，用于基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；

迭代模块，用于在平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值时，返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；

基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；

基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；

基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；

若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；

基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；

基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；

基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；

若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；

基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；

基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；

基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；

若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

上述单波束的波束角效应改正方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过多次迭代获取更接近真实情况的地形倾斜角，获取最精确的平面改正量，以及获取更为精确的当前测深点的二维坐标，有效减弱波束角效应的影响，获取精度更高的当前测深点的二维坐标。

附图说明

图1为一个实施例中单波束的波束角效应改正方法的应用环境图；

图2为一个实施例中单波束的波束角效应改正方法的流程示意图；

图3为一个实施例中单波束测深原理图；

图4为另一个实施例中单波束测深原理中水平面坐标系的示意图；

图5为一个实施例中确定单波束测量对象的倾斜角的流程示意图

图6为一个实施例中单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图；

图7为一个实施例中单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图；

图8为一个实施例中单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图；

图9为一个实施例中单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图；

图10为一个实施例中当前测深点向前偏移后的位置在测线上的方位分布图；

图11为一个实施例中当前测深点向后偏移后的位置在测线上的方位分布图；

图12为一个实施例中单波束的波束角效应改正装置的结构框图；

图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的单波束的波束角效应改正方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。终端102通过网络与服务器104进行通信。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为深度测量仪、单波束测深仪等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种单波束的波束角效应改正方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：

步骤202，获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值。

其中，以终端为单波束测深仪为例，如图3所示，测量船搭载换能器和船载GPS，由换能器发出单波束，单波束与水平面的交点为测深点，单波束在水中传播，测量换能器正下方对应的深度测量值，随着测量船的移动，产生多个测深点，单波束对应的测深点形成一条线。

如图4所示，水平面坐标系是以水平面为xoy平面建立的二维坐标系，图4所示的Z轴垂直xoy平面，测深点在水平面坐标系上的二维坐标通过船载GPS获取。测深点对应的深度测量值为测深点在z轴方向上垂直海底面的长度。图4所示的A点和B点分别是测线上相邻的两个测深点，A点在二维坐标系上的二维坐标为(X

可选地，测量船搭载搭载换能器和船载GPS，随着测量船的移动，由换能器测量各测深点对应的深度测量值，由船载GPS获取各测深点在水平面坐标系上的二维坐标。

步骤204，基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角。

其中，单波束测量对象可以是海底。海底可能呈一定的倾斜，因此测量到的距离最近的点可能并不在理想情况下正下方。

可选地，终端确定两个测深点对应的横坐标之间的距离，以及纵坐标之间的距离，根据横坐标之间的距离与纵坐标之间的距离的比值，确定海底的倾斜角。

步骤206，基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量。

其中，受波束角效应的影响导致当前测深点的深度测量值的测量精度以及当前测深点在水平面坐标系的定位精度，因此，为改善波束角效应的影响，本实施例，根据地形倾斜角与半波束开角的关系分类讨论，针对不同的地形走势采用不同的改正策略，求出每个测深点的平面位置改正量以及深度改正量。

步骤208，基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标。

可选地，终端根据平面位置改正量，结合当前测深点所在的条测线上的相邻测深点，依据地形走势进行分类讨论，计算当前测深点改正后的二维坐标。

步骤210，若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

其中，若平面位置改正量和/或深度改正量未超过预设值，则直接输出当前测深点改正后的二维坐标。

由于传统的单波束的波束角效应改正方法中一般只使用单波束的实测深度值，参与倾角计算的深度和平面位置都没有进行波束角效应改正，因此，测得的地形倾角与真实情况偏差较大，导致平面位置改正量存在较大的误差，进而影响当前测深点的二维坐标的精度。因为，为解决上述为问题，本实施例以平面位置改正量和深度改正量为迭代条件，通过多次迭代，对粗糙的地形倾角进行迭代改正，获得更接近实际情况的地形倾斜角，基于更接近真实情况的地形倾斜角，可以计算出更加精准的平面位置改正量，从而可以获得更为精确的当前测深点的二维坐标，使得波束角效应改正效果优于传统方法。

上述单波束的波束角效应改正方法中，通过多次迭代获取更接近真实情况的地形倾斜角，获取最精确的平面改正量，以及获取更为精确的当前测深点的二维坐标，有效减弱波束角效应的影响，获取精度更高的当前测深点的二维坐标。

在一个实施例中，如图5所示，基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角，包括：

步骤502，确定两个相邻的测深点对应的深度测量值之间的深度差值，以及两个测深点之间的直线距离。

其中，如图4所示，测深点A和测深点B之间的直线距离可以根据两个点之间的直线距离公式求解，具体数学公式如下：

其中，Dis

步骤504，基于深度差值和直线距离，确定单波束测量对象的倾斜角。

其中，海底地形的倾斜角的数学表达式为：

α表示i点处的海底地形倾角。

需要注意的是：理论上基于两个测深点之间的横坐标差值和纵坐标差值的正切值，即可确定地形倾角。以包含测线且与水平面坐标系垂直的平面为截面，获取如图6所示的截面图，其中，图6所示的射线OM表示测线，射线方向表示航向，图6所示的射线OZ表示深度，本实施例中用于计算的深度测量值理论上应该是与Z轴平行的深度值，即应该以线段AD和线段BE参与计算地形倾角，但是实际测量中，若海底地形倾斜，则测深点A对应的深度测量值为图6中线段AC的长度，但是线段AC与图6所示的z轴并不平行，因此，基于两个测深点之间的深度差值和直线距离，确定的地形倾角存在很大的误差。为降低地形倾角的误差，本实施例第一次计算地形倾角时，采用的测深点对应的深度测量值，后续跌到过程采用的是改正后的深度测量值和改正后的二维坐标计算地形倾角。

需要注意点是：计算海底地形倾角的同时，可以对其中的异常深度值进行搜索：由于海底地形是长年累月形成的自然地貌，因此其坡度走势都应该存在一定的规律性，由相邻离散点计算的海底地形坡度也应该是均匀变化的。当地形倾角计算值出现突变时，应该考虑用于计算改倾角的实测值是否存在错误并予以剔除。

可选地，终端将深度差值和直线距离的比值确定为倾斜角的正切值，通过反正切函数，获取单波束测量对象的倾斜角。

在一个实施例中，计算平面位置改正值以及深度改正值时，由于换能器最终接受到的海底反射信号对应的海底位置受到波束开角与地形倾角的影响，根据当前测深点所处的地形倾角与半波束开角之间的大小关系进行分类讨论：当地形倾角大于单波束的半波束开角较时，参与改正计算的即是地形倾角；当单波束的半波束开角大于地形倾角时，参与改正计算的即是半波束开角。同时，地形走势会影响平面位置改正值的正负情况，也需要进行分类讨论，当沿着测线前进方向深度逐渐变浅时，改正后的测深点将沿着测线向前偏移；当沿着测线前进方向深度逐渐变深时，改正后的测深点将沿着测线向后偏移。因此，基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量，存在以下四种情况：

第一种情况，若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之前且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

其中，单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图如图6所示，当前测深点对应的实测深度值为线段AC，将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量，平面位置改正量即为图6上的Δx，由于当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，即测深点沿测线在逐渐变浅，因此，改正后的测深点应该沿测线向前偏移，即将位于当前测深点之前且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值。

需要注意的是：本实施例中“当前测深点之前”表示的方向为：以当前测深点为基点，与测线方向同方向。因此，平面位置改正量和改正后深度测量值分别表示为：

Δx＝R(x)*|sinα|；

D(x+Δx)＝cosα*(x)；

如图6所示，经过平面位置改正量改正后的测深点A往前偏移至F点。

第二种情况，若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之后且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

其中，单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图如图7所示，当前测深点对应的实测深度值为线段AC，将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量，平面位置改正量即为图7上的Δx，由于当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，即测深点沿测线在逐渐变深，因此，改正后的测深点应该沿测线向后偏移，即将位于当前测深点之后且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值。

需要注意的是：本实施例中“当前测深点之后”表示的方向为：以当前测深点为基点，与测线方向相反的方向。因此，平面位置改正量和改正后深度测量值分别表示为：

Δx＝R(x)*|sinα|；

D(x-Δx)＝cosα*(x)；

如图7所示，经过平面位置改正量改正后的测深点A往后偏移至G点。

第三种情况，若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之前，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

其中，单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图如图8所示，当前测深点对应的实测深度值为线段AC，将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量，平面位置改正量即为图8上的Δx，由于当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，即测深点沿测线在逐渐变浅，因此，改正后的测深点应该沿测线向前偏移，即将位于当前测深点之前且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值。

因此，平面位置改正量和改正后深度测量值分别表示为：

Δx＝R(x)*|sinθ|；

D(x+Δx)＝cosθ*R(x)；

如图8所示，经过平面位置改正量改正后的测深点A往后偏移至F点。

第四种情况，若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之后，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

其中，单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，对应的波束角效应原理图如图9所示，当前测深点对应的实测深度值为线段AC，将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量，平面位置改正量即为图9上的Δx，由于当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，即测深点沿测线在逐渐变深，因此，改正后的测深点应该沿测线向后偏移，即将位于当前测深点之后且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值。

因此，平面位置改正量和改正后深度测量值分别表示为：

Δx＝R(x)*|sinθ|；

D(x-Δx)＝cosθ*R(x)；

如图9所示，经过平面位置改正量改正后的测深点A往后偏移至G点。

上述方法中，根据当前测深点所处的地形倾角与半波束开角之间的大小关系，以及当前测深点所处的地形走势进行分类讨论，得到四种场景下对应的改正策略，根据改正策略可以获取更符合实际情况的平面位置改正量，从而提高了地形倾角和测深点的二维坐标的精度。

在一个实施例中，由于地形走势影响当前测深点改正后的二维坐标的精度，因此，本实施例中利用平面位置改正值，结合该条测线上的相邻测深点，依据地形走势进行分类讨论，得出：当沿着测线前进方向深度逐渐变浅时，改正后的测深点将沿着测线向前偏移；当沿着测线前进方向深度逐渐变深时，改正后的测深点将沿着测线向后偏移。因此，基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标，分为两种情况：

第一种情况，若当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，则根据下一个测深点与当前测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至下一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；将当前测深点的横坐标与横轴调整量之和，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之和，作为当前测深点改正后的纵坐标。

其中，由上述实施例可知，当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，改正后的测深点将沿着测线向前偏移，当前测深点向前偏移后的位置在测线上的方位如图10所示，测深点B是测深点A的下一个测深点，由上述实施例可知，点F是当前测深点A改正后的位置，为获取当前测深点改正后的二维坐标，即点F的在水平面坐标系(XOY平面)上的二维坐标，本实施例采用三角形相似原理获取当前测深点的横轴调整量和纵轴调整量。具体的，由上述实施例可知：线段AF的长度等于平面位置改正量，即Δx，线段AB的长度采用以下公式获取：

/>

△ABI相似于△AFH，在已知线段AF与线段AB的比值，以及根据测深点A和测深点B的二维坐标之间的横坐标差值、纵坐标差值，可以确定线段AI和线段BI的长度，根据三角形相似原理可得：

其中，

第二种情况，若当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，则根据当前测深点与上一个测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至上一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；将当前测深点的横坐标与横轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的纵坐标。

其中，由上述实施例可知，当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，改正后的测深点将沿着测线向后偏移，当前测深点向后偏移后的位置在测线上的方位如图11所示，测深点J是测深点A的下一个测深点，由上述实施例可知，点G是当前测深点A改正后的位置，为获取当前测深点改正后的二维坐标，即点G的在水平面坐标系(XOY平面)上的二维坐标，本实施例采用三角形相似原理获取当前测深点的横轴调整量和纵轴调整量。具体的，由上述实施例可知：线段AG的长度等于平面位置改正量，即Δx，线段AJ的长度采用以下公式获取：

△AGL相似于△AJK，在已知线段AG与线段AJ的比值，以及根据测深点A和测深点J的二维坐标之间的横坐标差值、纵坐标差值，可以确定线段GL和线段AL的长度，根据三角形相似原理可得：

其中，

本实施例，根据平面位置改正值和地形走势进行分类讨论，得到沿着测线前进方向深度逐渐变浅和沿着测线前进方向深度逐渐变深时，对应的当前测深点的二维坐标改正策略，使得当前测深点改正后的二维坐标更精确，并提高了低性能倾角的计算精度。

在一个实施例，提供单波束的波束角效应改正方法的完整步骤，具体包括以下步骤：

步骤1，获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值。

步骤2，确定两个相邻的测深点对应的深度测量值之间的深度差值，以及两个测深点之间的直线距离；

步骤3，基于深度差值和直线距离，确定单波束测量对象的倾斜角。

步骤4，判断倾斜角和单波束的半波束开角，以及当前测深点对应的深度测量值与下一个测深点对应的深度测量值之间的关系，若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则执行步骤5；若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则执行步骤6；若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则执行步骤7；若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则执行步骤8。

步骤5，将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之前且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量，执行步骤9。

步骤6，将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之后且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量，执行步骤10。

步骤7，当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之前，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量，执行步骤9。

步骤8，将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；将位于当前测深点之后，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量，执行步骤10。

步骤9，根据下一个测深点与当前测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至下一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；将当前测深点的横坐标与横轴调整量之和，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之和，作为当前测深点改正后的纵坐标，执行步骤11。

步骤10，根据当前测深点与上一个测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至上一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；将当前测深点的横坐标与横轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的纵坐标，执行步骤11。

步骤11，判断平面位置改正量和/或深度改正量是否超过预设值，若平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值，则执行步骤12；若平面位置改正量和深度改正量均未超过预设值，执行步骤13。

步骤12，返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

步骤13，输出改正的当前测深点的二维坐标。

本实施例，只利用测深点的单波束测深数据，通过迭代计算的方法，改正其所受的波束角效应影响。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的单波束的波束角效应改正方法的单波束的波束角效应改正装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个单波束的波束角效应改正装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于单波束的波束角效应改正方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图12所示，提供了一种单波束的波束角效应改正装置，包括：

获取模块100，用于获取单波束移动时产生的多个测深点对应的测深数据；测深数据包括测深点在水平面坐标系上的二维坐标以及测深点对应的深度测量值；

倾角计算模块200，用于基于至少两个测深点对应的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角；

改正量确定模块300，用于基于倾斜角和当前单波束的半波束开角，确定当前测深点对应的平面位置改正量以及深度改正量；平面位置改正量为当前测深点在测线上的偏移量；深度改正量为当前测深点对应的深度测量值的偏移量；

坐标改正模块400，用于基于平面位置改正量，确定当前测深点改正后的二维坐标；

迭代模块500，用于在平面位置改正量和/或深度改正量超过预设值时，返回基于至少两个测深点的测深数据，确定单波束测量对象的倾斜角的步骤，直至平面位置改正量和深度改正量均小于预设值，并输出最终确定的当前测深点的二维坐标。

在一个实施例中，倾角计算模块200还用于：确定两个相邻的测深点对应的深度测量值之间的深度差值，以及两个测深点之间的直线距离；

基于深度差值和直线距离，确定单波束测量对象的倾斜角。

在一个实施例中，改正量确定模块300还用于：若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之前且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在一个实施例中，改正量确定模块300还用于：若单波束的半波束开角小于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与半波束开角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之后且距离当前测深点的距离等于平面位置改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在一个实施例中，改正量确定模块300还用于：若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之前，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在一个实施例中，改正量确定模块300还用于：若单波束的半波束开角大于倾斜角，且当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值，则将当前测深点对应的实测深度值与倾斜角的正弦值的乘积确定为当前测深点对应的平面位置改正量；

将位于当前测深点之后，且距离当前测深点的距离等于平面改正量的位置对应的深度测量值，作为当前测深点的改正后深度测量值；

将当前测深点的改正后深度测量值与当前测深点对应的深度测量值之间的差值，确定为当前测深点的深度改正量。

在一个实施例中，坐标改正模块400还用于：若当前测深点对应的深度测量值大于下一个测深点对应的深度测量值时，则根据下一个测深点与当前测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至下一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；

将当前测深点的横坐标与横轴调整量之和，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之和，作为当前测深点改正后的纵坐标。

在一个实施例中，坐标改正模块400还用于：若当前测深点对应的深度测量值小于下一个测深点对应的深度测量值时，则根据当前测深点与上一个测深点在水平面坐标系之间的横坐标差值、纵坐标差值，以及平面位置改正量与当前测深点至上一个测深点的直线距离的比值之间的乘积，确定横轴调整量和纵轴调整量；

将当前测深点的横坐标与横轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的横坐标，将当前测深点的纵坐标与纵轴调整量之间的差值，作为当前测深点改正后的纵坐标。

上述单波束的波束角效应改正装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种单波束的波束角效应改正方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。