近几年，水下自治机器人(AUVs) 广泛应用于水文调查市场，用于采集海洋环境数据。这些AUV可以长时间航行，可以在常规调查船无法工作的区域工作。虽然随着时间的推移，相对其工作量来说，AUV费用是经济合理的，但在处理数据上存在局限性。我们如何有效的从AUV采集数据得到最终产品呢?

从AUV下载数据

每次任务都采集了海量测深和侧扫数据。4小时断面测量，将采集70GB数据，通过USB连接下载需要超过1小时。可拆卸硬盘可能不现实，因为AUV需要保持水密性，所以只能花费时间下载数据。 某些大型AUV，移除了包含电池和数据存储的整段部分。

准备格式转换

数据一旦下载，传感器数据必须是处理可用的格式。做成业界通用格式，例如HSX, GSF 或 XTF，允许更多的软件能够处理数据。

本文中，所有数据转换成HYPACK HSX格式，并且用HYPACK软件处理： MBMAX64 做水深处理，HYSCAN做侧扫处理。

某些AUV搭载的相干测深系统需要附加步骤，在转换到HYPACK HSX格式前必须处理成某种数据格式。其它声呐数据可以直接转换成HSX格式。

出于测量效率考虑，这些数据转换可以在AUV载体上进行。每条测线数据采集后，原始文件可以转换成处理格式，但数据仍在AUV载体上。我们仍然需要考虑将数据从AUV下载所需的时间，但随后我们可以立即开始处理工作。

误差

AUV上每个传感器都贡献了一定程度的测深或定位误差。已经看到的3个误差是导航漂移及对数据的调整、声呐更新率对应转弯速度以及AUV水深计算(压力传感器)和潜在误差。

导航调整

有些AUV，其传感器导航很好；其它AUV，定位漂移很明显。数据处理软件有工具辅助处理数据：

处理后的导航文件和声呐数据融合

导航文件经过载体漂移归算，是AUV真实位置的估值。从载体提取原始导航文件，然后用已知的海底标记物改正，生成改进的导航文件。转换期间，此文件替代了任务期间记录的导航数据。

用已知偏移值调整位置– 在测线末尾确定此偏移值 – 和沿测线航行距离成比例

AUV下潜前，获得GPS定位。测线结束时，AUV获得新的定位。GPS定位和AUV定位的差值用于调整测线。尽管不准确，这种方法假设整个测线的漂移和速度是恒定不变的，按在测线上航行的距离依比例调整。将水深看作剖面线，我们可以看到在测线末尾，这种漂移造成明显的水深差值。

 测线转弯覆盖

AUV转弯时可以观察到第二误差。理想情况下，所有测线都设计成单段断面。每段结果，出现数据中断，转弯一旦完成，开始新测线。但是，下面例子中，AUV在8秒内转弯30°。大多数情况下，这不成问题。

任务期间，多波束声呐更新率2 Hz。可以确定，以此Ping率，AUV以2节航速，在110m水深可以完全覆盖海底。但是，条带的边缘(离正下方175m)不能完全覆盖海底，因为每秒4°转弯速度时，边缘波束的旅行距离超过波束脚印大小。

这样就留下了缝隙。系统Ping率需要大于12Hz才能填充这些区域。(转弯率滤波器可以完全清除此数据)

浅水情况下，这是可以做到的。但本案例中，用2条直线取代折线，直线在转弯时相交，以完整覆盖区域。当然，缺点就是增加了测量时间。

由压力传感器计算水深

AUV深度来自压力传感器。使用UNESCO标准公式可以计算拖鱼深度(存储在HSX文件中，标识符DFT)，并添加到声呐值中，得到实际水深。 图3中，注意测线开始时的入水，没有拖鱼深度应用时，测量数据保持恒定高度。

但是，计算水深是不准确的。传感器的不确定性是基于可变的因素 - 海况、波高和气压 - 测量这些值并实时改正是不可能的。波浪的作用就是在AUV上方的补充水，其改变了载体传感器的压力读数。气压变化引起的误差较小。我们可以在任务开始及结束时测量气压，按时间内插，但气压变化率并不是恒定不变的。

未改正的

压力水深曲线包含了这些小误差。样例数据显示了单次下潜任务中60cm的压力读数的峰谷测量值。

如果我们测量了海底水深，不应用任何吃水改正，我们可以观察到水深有20cm的幅度变化。将此作为基准水深，我们可以尝试调整压力传感器水深，不需要修改海底地形，为AUV做水深改正。

直接应用压力传感器水深，我们可以观察到从波峰到波谷，有55cm的高频抖动。

对压力传感器水深做5秒平均，清除了高低频抖动，峰谷水深小于23cm，和基准海底水深一致。

结论

AUV增加了其在测量和海洋工作市场的存在性。但是和所有传感器类似，它也有误差。AUV水深和定位误差归因于载荷、载体大小和环境条件。本文陈列了你可能碰到的几个问题。有些问题很容易解决，仅仅设计直线测量任务是有好处的，但是导航漂移以及波动引起的误差只能通过估计改正，所以改正数据可能不是很准确。