低频声纳在浅海水下检波器定位中的应用

介绍了低频声纳在浅海水下检波器定位中的工作原理,分析了低频声纳在浅海定位中存在的技术难点,进行了检波器接收声纳信号、仪器采集声纳信号的测试及试验,并对测试结果进行了分析,得到声纳信号作为初至波震源的研究结论,明确了下一步的研究方向。     

基于虚警函数的侧扫声纳水下目标实时检测方法

研究了侧扫声纳系统进行水下目标探测过程中目标信号的检测问题。通过分析海底回波信号的统计模型及其参数的估计,讨论了目标信号对统计模型拟合的影响规律,提出了侧扫声纳回波信号虚警函数和虚警率的概念,及其对Ping信号中目标信号的检测方法。算例结果表明,回波信号的三种分布模型中K分布拟合程度最优,在相同虚警率的条件下,基于K分布的虚警函数目标检测率最高。该法可为侧扫声纳回波信号中目标的实时报警提供技术支撑。     

761型多波束渔用声纳

761型渔用声纳主要用于围网渔船和拖网渔船。它是一种多波束声纳。该声纳有12个波束可搜索90度以内的扇面目标。它可象雷达一样直观描述观测目标。并可测出渔群的距离和渔群运动的方向。当撒出围网时,该声纳可清楚地示出网和渔群之间的距离。本仪器是一种性能良好的捕鱼工具。     

水下成像声纳计量测试及量传溯源技术研究

为保障水下探测量值准确可靠,研究水下成像声纳计量测试方法及量传溯源技术。基于大型试验水池和位移/回转机构,采用比较校准法对成像声纳声学参数和几何参数进行了计量测试,以全站仪、标准水听器、信号采集器、标准目标块套组作为计量主标准器,完成了对成像声纳工作频率、波束宽度、成像距离和鉴别阈的计量性能试验。参考标准值与标称值比对结果表明,被检成像声纳工作频率示值误差0.059kHz,垂直波束宽度示值误差-0.07°,水平波束开角示值误差1.3°,成像距离优于180m,鉴别阈5cm,并给出了测量结果的扩展不确定度。海洋测绘仪器计量标准的建立,有助于规范评价国内外产品的关键性能,保障测量成果质量。     

水下爆炸信号的定位研究

被动声纳中,目标定位的测定只能利用目标声源发出的信号或噪声,爆炸声源与常用的电声式脉冲声纳发射器比较起来,具有某些明显的优点,可代替发射换能器来实现距离和方位的测定.针对水下爆炸声源,采用三元标量阵进行研究,通过确定信号到达各个阵元的时延信息来测定其目标方位和距离,并利用内插方法提高定位精度.实验结果表明,不同位置处爆...     

基于CAATI技术的条带测深/侧扫声纳系统C3D-LPM

侧扫声纳及多波束测深仪是应用非常广泛的海底地形地貌调查仪器。通过对侧扫声纳和多波束测深优缺点的对比分析,介绍了基于CAATI技术将高分辨率的侧扫图像和高质量的测深数据完美结合,生成高质量的三维图像的条带测深/侧扫声纳系统C3D-LPM,特别介绍了条带测深/侧扫声纳系统C3D-LPM的构造和技术规格。仪器实地使用结果表明,该仪器完全能够满足海洋工程和研究的需求,并具有其独特的技术特点和使用优势。     

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6000m。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0．5m立方体目标的高度。     

Kraken声场建模下目标辐射噪声模拟技术研究

水面目标辐射噪声模拟技术是测试被动声呐系统、目标识别定向及水声软对抗的关键技术。通过对辐射噪声信号特性的描述及分析,建立了水面目标频域线谱及连续谱分量的数理仿真模型。针对水声信道影响因素,将Kraken简正波声场模型与信号本身特性有机结合。以1/3倍频程滤波带宽算法为基础,完成了对宽带FIR滤波器组的设计。采用现在应用广泛的GPU(Graphic Processing Unit)并行加速平台,实时实现了目标噪声模拟器整体架构,大大降低了系统硬件资源的消耗。通过对模拟器输出信号进行数理分析,证明了该模拟器能较好地实现水面目标的辐射噪声特性,具备良好的科研应用价值。     

关于多波束与侧扫声纳回波检测方法的探讨

多波束测深仪和侧扫声纳是实施国家“703”专项海洋调查任务的主要设备，理解两种设备对回波信号检测这一核心技术是掌握和正确使用它们的首要条件。文章对目前国内外流行的多波束测深仪和侧扫声纳回波信号检测方法做了详细的分析。     

侧扫声纳探测技术的研究现状及发展

侧扫声纳是海洋地形地貌测量的必备仪器之一。主要介绍了侧扫声纳探测技术的研究现状,重点阐述了其最新研究进展,给出了侧扫声纳技术未来的发展趋势。针对国内外实际应用需求,提出了几点建议,以期为我国侧扫声纳技术相关研究提供参考。     

联合小波和NLM滤波的侧扫声纳回波信号降噪

为进一步降低侧扫声纳回波信号中非高斯分布的乘性噪声,获取更佳效果的侧扫声纳图像,提出了一种利用小波和NLM(nonlocal means)滤波的组合降噪方法。首先采用同态变换将侧扫声纳回波ping信号中的乘性噪声转换为加性噪声,然后利用小波阈值和NLM滤波对侧扫声纳每ping回波数据实施降噪处理,最后经过小波反变换和指数变换获取降噪后信号和图像。仿真实验和实测数据验证结果表明,该方法适用于侧扫声纳回波信号处理,可以获取较好的图像降噪效果。     

Searching for seafloor massive sulfides: a quantitative review of high-resolution methods in deep sea sonar bathymetry for mining applications

Seafloor massive sulphides are deep sea mineral deposits currently being examined as a potential mining resource. Conventional sonar bathymetry products gathered by sea surface platforms do not achieve adequate spatial resolution to detect these resources. High-resolution beamforming methods (such as multiple signal classification and estimation of signal parameters via rotational invariance techniques) improve the resolution of sonar bathymetry. We perform a quantitative review of these high-resolution methods using a novel simulator, showing results in the absence of platform motion for a single ping cycle. It was found that high-resolution methods achieved greater bathymetric accuracy and higher resolution than conventional beamforming and that these methods may be adequate for this style of marine exploration. These methods were also robust in the presence of unwanted persistent signals and low signal to noise ratios.     

济州岛南部海域海底声呐图像分析与声学底质分类

东海北部外陆架靠近济州岛南部海域,是黄海槽向冲绳海槽延伸的部分,属于黑潮分支黄海暖流的通道入口,分布着脊槽相间的海底底形,对其海底声呐图像的处理分析及声学底质分类的分析研究,有助于了解该通道海底底形表层纹理特征及沉积物分布规律。基于在济州岛南部海域获取的多波束声呐数据,应用图像处理技术和方法,对数据进行了处理,获得了海底声呐影像图,并对其表层纹理特征进行了描述和分析;同时,基于多波束反向散射强度数据,结合19组海底地质取样数据,建立研究区海底反向散射强度与沉积物粒度特征之间的统计关系模型,并以改进的学习向量量化神经网络方法,实现对海底粉砂质砂、黏土质砂以及砂-粉砂-黏土3种底质类型的快速自动分类识别。     

侧扫声纳在护底工程软体排检测中的应用

介绍了Edge Tech 4100-P型侧扫声纳系统的技术指标和工作原理。根据水下潜堤护底工程软体排的铺排特点,侧扫声纳系统可以高效地探测出海底面以上相邻的软体排结构物的拼接和叠加情况,同时还可以根据侧扫声纳图像判断软体排有无破损及破损后填充物流失情况,评估水下潜堤护底工程的安全系数。通过实例说明了侧扫声纳在软体排检测的外业工作流程,以及内业图像识别与分析,探讨侧扫声纳系统在水下水工结构物探测的应用前景。     

Curvelet变换域侧扫声纳图像增强算法

针对海底侧扫声纳图像对比度低、纹理弱、噪声严重等问题,提出了一种基于第二代Curvelet变换的声纳图像增强算法。首先对原始声纳图像进行多尺度、多方向的Curvelet变换分解,得到低频子带和高频子带;然后引入非线性S型函数对低频系数进行处理,提高图像整体的对比度;采用一种可以避免过度增强的新型非线性函数对各尺度的高频子带系数进行处理,提高图像整体的对比度,增强图像边缘和纹理细节,并通过估计噪声水平设定阈值进行阈值降噪。最后经Curvelet逆变换得到增强图像。实验表明,该方法不仅改善了海底侧扫声纳图像对比度低的问题,而且降低了噪声,突出了声纳图像的边缘和纹理细节。     

侧扫声纳系统在海底障碍物扫测中的应用

针对海道测量中侧扫声纳位置精度低的问题,利用GPS定位数据、单波束水深数据和侧扫数据,研究侧扫声纳扫海测量中海底障碍物信息精化问题。海上试验数据表明：文中提出的多源水声测量信息联合扫测海底障碍物的方法,可改善单一侧扫系统目标探测的精度,对海底目标物扫测具有较好的适用性。     

可变尺度区域拟合模型的侧扫声纳分割方法

为解决现有侧扫声纳图像目标分割准确度不高的问题,提出一种联合最大熵去噪和可变尺度区域拟合模型的侧扫声纳图像分割方法。首先,计算图像一维熵,基于最大熵原则对侧扫图像进行降噪处理,提高图像质量,并根据峰值信噪比评判降噪效果;然后基于可变尺度区域拟合模型,采用高斯核函数对分割活动轮廓进行约束,分割降噪后的侧扫声纳图像。通过对含有不同目标物的侧扫声纳图像进行分割实验,验证了联合最大熵去噪和可变尺度区域拟合模型的有效性。     

侧扫声纳图像增强技术

随着海洋探测技术的飞速发展,侧扫声纳的图像质量和定位精度迅速提高,其应用日益广泛和深入。在声纳图像判读分析时,常常需要进行辐射改正和均衡增强。根据海底地貌声纳图像的特点,归纳了几种有效、适用的图像增强方法,并建立了声纳图像分析软件。