近幾年，水下自主機器人(AUV) 廣泛應用于水文調查市場，用于采集海洋環境數據。這些AUV可以長時間航行，可以在常規調查船無法工作的區域工作。雖然隨著時間的推移，相對其工作量來說，AUV費用是經濟合理的，但在處理數據上存在局限性。我們如何有效的從AUV采集數據得到最終產品呢?

從AUV下載數據

每次任務都采集了海量測深和側掃數據。4小時斷面測量，將采集70GB數據，通過USB連接下載需要超過1小時。可拆卸硬盤可能不現實，因為AUV需要保持水密性，所以只能花費時間下載數據。 某些大型AUV，移除了包含電池和數據存儲的整段部分。

準備格式轉換 

數據一旦下載，傳感器數據必須是處理可用的格式。做成業界通用格式，例如HSX, GSF 或 XTF，允許更多的軟件能夠處理數據。 

本文中，所有數據轉換成HYPACK HSX格式，并且用HYPACK軟件處理： MBMAX64 做水深處理，HYSCAN做側掃處理。

某些AUV搭載的相干測深系統需要附加步驟，在轉換到HYPACK HSX格式前必須處理成某種數據格式。其它聲吶數據可以直接轉換成HSX格式。

出于測量效率考慮，這些數據轉換可以在AUV載體上進行。每條測線數據采集后，原始文件可以轉換成處理格式，但數據仍在AUV載體上。我們仍然需要考慮將數據從AUV下載所需的時間，但隨后我們可以立即開始處理工作。

誤差

AUV上每個傳感器都貢獻了一定程度的測深或定位誤差。已經看到的3個誤差是導航漂移及對數據的調整、聲吶更新率對應轉彎速度以及AUV水深計算(壓力傳感器)和潛在誤差。

導航調整

有些AUV，其傳感器導航很好；其它AUV，定位漂移很明顯。數據處理軟件有工具輔助處理數據：

處理后的導航文件和聲吶數據融合

導航文件經過載體漂移歸算，是AUV真實位置的估值。從載體提取原始導航文件，然后用已知的海底標記物改正，生成改進的導航文件。轉換期間，此文件替代了任務期間記錄的導航數據。

用已知偏移值調整位置– 在測線末尾確定此偏移值 – 和沿測線航行距離成比例

AUV下潛前，獲得GPS定位。測線結束時，AUV獲得新的定位。GPS定位和AUV定位的差值用于調整測線。盡管不準確，這種方法假設整個測線的漂移和速度是恒定不變的，按在測線上航行的距離依比例調整。將水深看作剖面線，我們可以看到在測線末尾，這種漂移造成明顯的水深差值。

測線轉彎覆蓋

AUV轉彎時可以觀察到第二誤差。理想情況下，所有測線都設計成單段斷面。每段結果，出現數據中斷，轉彎一旦完成，開始新測線。但是，下面例子中，AUV在8秒內轉彎30°。大多數情況下，這不成問題。

 任務期間，多波束聲吶更新率2 Hz。可以確定，以此Ping率，AUV以2節航速，在110m水深可以完全覆蓋海底。但是，條帶的邊緣(離正下方175m)不能完全覆蓋海底，因為每秒4°轉彎速度時，邊緣波束的旅行距離超過波束腳印大小。

這樣就留下了縫隙。系統Ping率需要大于12Hz才能填充這些區域。(轉彎率濾波器可以完全清除此數據)

淺水情況下，這是可以做到的。但本案例中，用2條直線取代折線，直線在轉彎時相交，以完整覆蓋區域。當然，缺點就是增加了測量時間。

由壓力傳感器計算水深

AUV深度來自壓力傳感器。使用UNESCO標準公式可以計算拖魚深度(存儲在HSX文件中，標識符DFT)，并添加到聲吶值中，得到實際水深。 圖3中，注意測線開始時的入水，沒有拖魚深度應用時，測量數據保持恒定高度。

 但是，計算水深是不準確的。傳感器的不確定性是基于可變的因素 - 海況、波高和氣壓 - 測量這些值并實時改正是不可能的。波浪的作用就是在AUV上方的補充水，其改變了載體傳感器的壓力讀數。氣壓變化引起的誤差較小。我們可以在任務開始及結束時測量氣壓，按時間內插，但氣壓變化率并不是恒定不變的。

未改正的

壓力水深曲線包含了這些小誤差。樣例數據顯示了單次下潛任務中60cm的壓力讀數的峰谷測量值。

 如果我們測量了海底水深，不應用任何吃水改正，我們可以觀察到水深有20cm的幅度變化。將此作為基準水深，我們可以嘗試調整壓力傳感器水深，不需要修改海底地形，為AUV做水深改正。

直接應用壓力傳感器水深，我們可以觀察到從波峰到波谷，有55cm的高頻抖動。

對壓力傳感器水深做5秒平均，清除了高低頻抖動，峰谷水深小于23cm，和基準海底水深一致。

結論

AUV增加了其在測量和海洋工作市場的存在性。但是和所有傳感器類似，它也有誤差。AUV水深和定位誤差歸因于載荷、載體大小和環境條件。本文陳列了你可能碰到的幾個問題。有些問題很容易解決，僅僅設計直線測量任務是有好處的，但是導航漂移以及波動引起的誤差只能通過估計改正，所以改正數據可能不是很準確。