浅水高分辨率测深侧扫声纳系统及其海上应用

介绍浅水高分辨率测深侧扫声纳系统(SBSSS)的工作原理和硬件结构,然后介绍系统进行海上井场区域调查的情况,最后给出系统的实时工作结果和水深数据后处理结果。并把系统获得的水深和地貌结果分别与EM3000D多波束测深系统的水深结果、Klein2000型侧扫声纳系统的地貌结果进行对比分析。比较结果表明,浅水高分辨率测深侧扫声纳系统与其他系统获得的结果一致,经数据后处理,测深精度达到IHO特级标准要求。

高分辨率测深侧扫声纳

文中介绍了由中国科学院声学研究所和美国亚迪技术开发(上海)有限公司联合设计和制造的高分辨率测深侧扫声纳,它能够同时获得高分辨率的海底地形和地貌。该声纳由电子分机和分别安装在载体左右两侧的两条声纳阵组成,最大工作水深6 000 m。声纳阵由一条发射线阵和10条间距为λ/2的接收线阵组成,λ为声波波长,其中8条线阵接收声信号,两边的两条为哑元。声纳的多子阵海底自动检测-子空间拟合信号处理方法能克服水声信道多途和复杂海底的影响,正确检测到海底的直达回波。2003年11月和2004年7月,声纳在中国浙江千岛湖进行两次长时间的湖试,获得了高分辨率湖底等深线图和地貌图,正确检测出湖底边长为0.5 m立方体目标的高度。

基于高分辨率扇面扫描声纳影像的水下测量

本文以宁波甬江常洪越江沉管隧道某管段基槽的水下测量为实例,介绍了利用Seaprice高分辨率扇面扫描声纳影像进行水下测量的方法。以一周期扫描扇面的声纳影像为原始观测数据,首先采用改进的Hough变换方法检测距离标签圆环并用曲线拟合法提高参数的估计精度,然后利用加权邻域共生矩阵方法逐扇面判断最优回声区域,得到扫描断面图,最后根据断面数据和传感器的坐标得到水下地形点的三维坐标,并采用基于Delaunay三角形的三次样条插值方法组成水下地形的规则格网模型并用着色表面可视化。

我国自主研制“高分辨率测深侧扫声纳”获得重大进展

在863计划两个“五年计划”的持续支持下，由我国科学家自主研制的“高分辨率测深侧扫声纳”在2006年取得一系列的重大突破，这标志着我国在探测高分辨率海底地形地貌的声纳技术方面成功地打破了国际技术封锁，具备了制造国际先进水平的高分辨率测深侧扫声纳的技术和能力。

我国自主研制“高分辨率测深侧扫声纳”获重大进展

科学技术部网2007年1月24日报道经过十余年的不懈努力，在863计划两个“五年计划”的持续支持下，由我国科学家自主研制的“高分辨率测深侧扫声纳”取得重大突破。这标志着我国在探测高分辨率海底地形地貌的声纳技术方面成功地打破了国际技术封锁，已经具备制造国际先进水平的高分辨率测深侧扫声纳的技术和能力。

高分辨率测深侧扫声纳

由中国科学院声学研究所和中船重工集团公司第702所联合承担的“高分辨率测深侧扫声纳项目”和由中同科学院声学研究所承担的“浅水高分辨率测深侧扫声纳系统研制”两个国家863计划海洋资源开发技术课题取得重大突破。标志着我国在探测高分辨率海底地形地貌的声纳技术领域成功地打破了同际技术封锁，已经具备制造国际先进水平的高分辨率测深侧扫声纳的技术和能力。

多视角声图中水下小目标分类的深度神经网络方法研究

针对基于多视角声图的水下小目标分类问题,提出了一种深度神经网络多视分类方法。首先,提取声图的阴影区域,计算阴影部分的主轴斜率并匹配出与其相对应的仿真数据集。采用由这些对应仿真数据集训练的卷积神经网络分别对不同视角的待分类声图提取深度神经网络特征。将不同视角输出的特征向量组合起来,作为目标的特征向量,利用各个视角匹配的组合所对应的支持向量机对目标的特征向量进行预测。将分类器用于对湖、海试采集的多视角声图分类,平均正确率为93.33%,相比采用卷积神经网络、支持向量机的单视角分类方法,分别有不同程度的提升。

深水声学拖曳系统

介绍了我国自主设计和研制的深水声学拖曳系统,它的最大工作水深4 000m,安装有高分辨率测深侧扫声纳,可在近海底工作获得高分辨率的海底地形地貌和温盐深等数据。它的测深覆盖范围600m,侧扫覆盖范围800m,垂直航迹分辨率5 cm,最小可检测高度10 cm,测深分辨率高于目前的多波束测深系统。该系统已进行了湖试和海上锚泊试验。该系统的研制成功将对开展大陆架勘查,探测和开发国际海底资源发挥重要作用,拖曳系统中高分辨率测深侧扫声纳还可装船安装,在大陆架水域进行高分辨率海底地形地貌测绘。

柱面型声透镜设计及验证

介绍了声透镜波束形成的基本原理和分析方法,分析了柱面型声透镜的设计方法。用ZEMAX光学软件设计并用ABS塑料制作了一个组合声透镜,在水池中完成其多个参数的测量。在频率500kHz和20°的视场范围内该声透镜的角度分辨率为1°。实验结果表明,该声透镜系统的波束宽度、旁瓣高度和视场范围均达到了设计要求,并很好的验证了柱面型声透镜的聚焦性能。

Underwater Digital Terrain Model with GPS-aided High-resolution Profile-scan Sonar Images

The whole procedures of underwater digital terrain model (DTM) were presented by building with the global positioning system (GPS) aided high-resolution profile-scan sonar images.The algorithm regards the digital image scanned in a cycle as the raw data.First the label rings are detected with the improved Hough transform (HT) method and followed by curve-fitting for accurate location;then the most probable window for each ping is detected with weighted neighborhood gray-level co-occurrence matrix;and finally the DTM is built by integrating the GPS data with sonar data for 3D visualization.The case of an underwater trench for immersed tube road tunnel is illustrated.

中国科学院声学研究所 海洋声学技术实验室

海洋声学技术实验室成立于1987年，现总人数36人，包括研究员4人，副研究员3人，其中博士生导师2人。 在朱维庆研究员领导下取得了多项成果：1．高分辨率海底成像技术，高分辨率测深侧扫声纳达到国际领先水平，测量海底微地形地貌，已形成深水和浅水系列。2．声学测速技术，大深度声相关计程仪和声相关海流剖面仪适用于深水远程导航系统和深水流场测量，我国是掌握了此项技术的世界上少数国家之一；拥有自主知识产权的声多普勒海流剖面仪和声多普勒计程仪，已成功地应用到各个方面。3．水声通信技术，独立提出了性能优良的水声相干通信技术，

中国科学院声学研究所海洋声学技术实验室

海洋声学技术实验室成立于1987年，现总人数36人，包括研究员4人，副研究员3人，其中博士生导师2人。 在朱维庆研究员领导下取得了多项成果：1．高分辨率海底成像技术，高分辨率测深侧扫声纳达到国际领先水平，测量海底微地形地貌，已形成深水和浅水系列。