便携式侧扫声纳

介绍一种便携式侧扫声纳。文章主要概述了其基本工作原理、系统组成及技术性能指标，详细表述了系统的性能特点。     

基于四阶累积量的测深侧扫声纳波达方向估计方法研究

针对高频测深侧扫声纳工作时会受到高斯色噪声影响的问题,提出基于四阶累积量及幅相误差自校正的波达方向估计方法。首先,计算声纳回波信号的四阶累积量,得到协方差矩阵;其次,采用加权平均算法对协方差矩阵进行降维处理,得到构造矩阵;再次,通过恢复构造矩阵的Toeplitz特性完成幅相校正,并增加相位线性拟合算法进一步提升校正效果;最后,采用求根多重信号分类(Root-MUSIC)算法求解得到波达方向估计。仿真结果表明,本文算法的角度估计均方误差相对于基于自校正的Root-MUSIC算法有约0.07°的提升,改善了四阶累积量算法在阵元幅相误差条件下估计精度下降的问题。海试数据分析表明,本文算法的相对测深精度相对于基于自校正Root-MUSIC算法有约0.03%～0.08%的提升,且在水平距离90 m范围内的满足0.75%的测深精度标准。仿真和海试数据均证明了本文算法在高斯色噪声及阵元幅相误差条件下的DOA估计性能优于传统算法。     

侧扫声纳与多波束测深系统在大连"五·七"空难搜救中的应用

大连"五·七"空难发生后,天津海事局海测大队利用SIS-1500侧扫声纳和SeaBat9003多波束测深系统对飞机失事海域进行了扫海测量。本文介绍了这两种仪器在对飞机残骸扫测中发挥的重要作用和取得的一些成功经验。     

机器人沿墙声纳导航的研究

为实现机器人的室内导航,本文提出了一种基于声纳传感器的沿墙导航方法。算法对室内典型结构和机器人可能存在的状态进行了建模,通过声纳传感器阵列所获知的外部数据判断机器人当前状态,应用有限状态机实现了机器人各种运行状态的相互转移。实验结果表明,该方法可以有效地应用于机器人室内导航,对各种室内典型结构的组合、变换具有较高的适应性。     

利用测深侧扫数据和明暗恢复形状方法实现地形修正

一般的测深侧扫声纳应用中,单独利用回波数据的幅度信息或相位信息获取侧扫图或测深图以展示海底细节特征。为提取侧扫数据中的微地貌信息,实现更高精度的海底地形探测,提出了两步循环迭代算法:首先利用原始测深侧扫结果数据对散射模型进行最优拟合,其次,引入亮度误差修正因子,改进从明暗恢复形状算法并迭代地形,保证其快速稳定的收敛,最终通过循环迭代获取了海底底质参数和精度更高、与真实地形起伏相关性更强的地形深度值。同时,利用Jackson海底散射模型,模拟测深侧扫声纳信号的发射接收过程,并利用其回波数据,验证本迭代算法的正确性和有效性。结果表明:该方法可以有效地修正地形,且接收信噪比越高,地形修正效果越好;在信噪比为20 d B时,相比于原始测深结果,修正后地形起伏相关系数提升52. 4%,地形误差绝对值降低37%。最后,将该算法应用于测深侧扫声纳数据,通过修正前后地形图的对比分析,验证了本算法的可行性和有效性。     

图像声纳在锅炉煤渣探测中的研究

对电厂锅炉这一高温的水环境场所进行了分析和研究,并研制出相应的图像声纳探测系统.经过现场测试,图像声纳探测系统能够实时、正确地探测锅炉内煤渣的堆积厚度及形状,为安全、经济地进行排渣处理,提供了科学及非常直观的依据.     

一种多波束声纳在水下安检中的应用

阐述了一种多波束声纳对船舶底部进行安全检测装置的组成及动作原理,该装置可在水下自动调整深度,通过云台还可对声纳倾斜角度进行调整;不仅保证探测范围,对被探测目标尚有三维图像识辨功能;采用多波束图像声纳可对进出港口船舶底部进行扫描、并形成外貌特性图像。     

声纳系统中声波扩散损失的补偿

声波在浅海中传播时,声压振幅随传播距离呈一定规律衰减。对衰减后的声信号进行处理时,往往需要利用时变增益放大器对扩散损失进行补偿。本文基于数字电位器和基本运放电路对球面扩散声波进行了增益补偿,对柱面扩散声波以及介于柱面扩散和球面扩散两者之间的补偿模型进行了理论上的探索,最后提出一种对未知传播衰减规律的声波扩散损失的补偿办法,旨在压缩信号的动态范围以满足 A/D 转换的要求。     

基于稀疏布阵的实时三维成像声纳系统

水下实时三维成像声纳系统可以有效地提高对水下目标探测及识别的能力,本文提出基于稀疏面阵的实时三维成像声纳系统,该系统包括3个部分:窄带信号发射系统、稀疏布阵接收系统及信号处理系统。信号处理系统在远场情况下采用二维FFT波束形成获得目标三维成像,近场情况下采用自聚焦二维FFT波束形成获得三维成像结果。相比于直接相移波束形成,稀疏布阵情况下采用二维FFT波束形成算法具有更小的计算量和内存需求量的优势。基于该成像算法,设计并实现一套实时三维成像声纳系统,通过多次湖上及海上实验对该系统进行测试,实验结果表明:该系统可以获得水下近场及远场目标的三维图像并满足实时成像的要求。     

声纳吊放系统安全性评估的故障树方法

以断缆事件分析为例,建立声纳吊放系统故障树,利用最小割集相关理论对故障树进行定性分析,找出顶事件发生的各种原因组合,为吊放系统的维护使用和直升机反潜训练提供参考。     

基于协同小波分析的声纳图像去噪研究

将基于协同小波去噪的方式运用于水下声纳图像的去噪处理中,并将去噪效果与几种传统的图像去噪算法进行了效果比较。实验结果证明,该算法在很好地去除声纳图像中的高斯白噪声、提高信噪比的同时,在图像的边缘特性及轮廓保留上也具有较大的优势。     

半球形声纳导流罩空腔内部声场分析

基于SYSNOISE边界元声场数值分析软件,对半球形声纳导流罩在不同背板材料(包括刚性材料和有限阻抗材料)条件下的内部声场进行了计算与分析.研究表明:导流罩内部存在驻波场现象,频率越高越明显,且与背板材料类型基本无关;背板材料对导流罩内部声场的平稳程度影响较大,在导流罩设计时应予以充分考虑.     

SD-1型井径井斜声纳仪改进的设想

目前,我国普遍使用超声波测井仪来检测大钻机井筒的偏斜情况,在国外,也没有什么更好的检测手段,我公司目前使用的仪器是SD-1型超声彼井径并斜声纳仪,这种仪器在近15年内没有更新和改进,存在许多不足之处。如在测井过程中每次只能进行单剖面测量,不能直观地反映井筒横断面的真实情况,测井时间长。为了解决这些问题,在此仪器基础上进行改进。     

蛙人探测声纳系统在奥帆赛中的应用

随着蛙人侵袭活动的猖獗,探测蛙人的声纳引起了注意,为此提出了水下安全防护系统.本文针对TRONKA声纳在水下安全防护系统中的应用进行了详细阐述.该声纳系统可探测、跟踪、分类活动和固定目标,并向岸站发出报警信号,以便对威胁进行防御,保护港口、舰船等的安全.     

一种判断声纳系统发射装置状态的简易检测方法

针对某型声纳系统发射装置工作状态在日常保养中检测相对困难,实际采用的检测手段耗时耗力的问题,在深入分析声纳系统工作过程,声波衰减折射规律的基础上,提出了一种简易的判断发射装置工作状态的检测方法。     

生物声纳探测机器人机械手关节控制设计

生物声纳探测仪在目标感知和识别的过程中,需要灵活的运动控制来采集目标在三维空间内的离散特征.针对生物声纳自然探测的运动需求和全地形机器人行走控制过程较复杂的特点,采用了机械手控制实现生物声纳探测仪的空间运动扫描.介绍了生物声纳探测方法,给出了机械手连杆坐标系和控制系统结构方案.提出了以STM32F103为微控制器的全地形机器人的机械手关节控制系统,并引入了模糊PI位置伺服控制策略,实现了对全地形机器人关节的实时精确控制.仿真结果验证了模糊PI位置伺服控制系统的可行性.     

三维成像声纳BV5000在水下测绘领域中的应用

介绍了一种新型水下三维成像设备BV5000在水下工程中的应用.文章阐述了其系统构成、工作原理、应用领域、数据采集过程和数据后处理,并对影响其数据质量的因素做出了分析.     

基于成像声纳的水下管线跟踪方法

针对传统光学传感器易受海水浑浊度影响,采用成像声纳作为自主水下机器人的信息输入,研究如何对水下管线进行跟踪控制。由于声纳图像噪声大、分辨率低,采用了相应的图像处理方法。首先通过多尺度膨胀滤波算法增强管线特征,然后进行Canny边缘检测,最后利用Hough变换提取管线。水下管线跟踪分为搜索和跟踪两个阶段,针对管线位置大体已知和未知的两种情况分别采用随机和往复搜索方式;跟踪阶段提出了基于行为的控制算法,即将跟踪任务分为找到管线、接近管线、跟随管线和管线丢失等四个子任务,在不同的子任务内执行不同的控制策略。将图像处理算法进行了实验验证,管线识别率达到90%以上,并将搜索和跟踪算法在三维仿真环境中进行了仿真验证,表明该算法具有较好的有效性和实时性。