声呐探测技术在人工鱼礁建设中的应用

人工鱼礁作为海洋牧场的重要组成部分,在增殖和优化渔业资源、改善海洋生态环境、调整海洋渔业产业结构方面发挥着重要作用。人工鱼礁的规划设计、施工验收和后续的监测是建设海洋牧场技术方面的关键。为了充分发挥人工鱼礁的功能,需要对人工鱼礁开展精细及大规模的调查研究。传统的水下调查方式受限程度高,作业效率低下,而侧扫声呐可获取高分辨率的海底目标物图像,多波束测深系统可获取高精度的海底地形数据,两者结合可以给人工鱼礁的建设提供精确的海底地形地貌信息及人工鱼礁的空间信息,为人工鱼礁的设计、投放以及监测提供有效的技术支持。本文以目前国内外有关人工鱼礁建设的研究技术文献为基础,从人工鱼礁的前期选址、施工投放、空方量估算和后期监测等方面,归纳总结了水声技术及对应声学设备（侧扫声呐及多波束测深系统）在人工鱼礁建设中的应用,并对该技术应用前景做了展望。     

三维合成孔径声呐在海底掩埋目标探查中的应用现状与展望

为提高我国海底掩埋目标的探查技术,以适应不断发展的探测需求,文章综述了现有三维合成孔径声呐在海底掩埋目标探查中的应用现状,并对关键技术的发展方向进行了展望。结果表明:尽管三维合成孔径声呐在海底掩埋目标探查中具有较大的技术优势,但是由于技术难度大、复杂程度高,可提供成熟商用设备的单位仅有两家,中科探海研发的三维合成孔径声呐系统多项核心技术指标领先。运动误差估计和补偿技术,掩埋目标特征提取和识别分类算法,多通道大规模数据并行处理算法等关键技术将成为三维合成孔径声呐系统未来的发展方向。     

基于多波束前视声呐的水下静态目标的探测识别技术

基于声呐的水下目标检测是具有重要意义的研究课题.由于声呐图像质量差、对比度低、边缘模糊等,基于特征提取的识别方法在精度和速度上无法满足现有要求.鉴于此,将基于卷积神经网络的YOLOv3引入声呐图像的目标识别任务中,首先通过动态亮度分配和中值滤波对图像进行预处理建立数据集,然后对YOLOv3模型进行训练和测试,最后根据静...     

TRONKA声纳系统在蛙人探测中的应用研究

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。文中针对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。     

合成孔径声纳技术以及在海底探测中的应用研究

合成孔径声纳技术逐渐成为海底探测领域的热门研究方向,其在地貌成像、沉底和掩埋小目标成像、海底管道探测等方面的应用均取得重要进展。文中系统阐述了合成孔径声纳技术的工作原理和研究现状,重点介绍了双频双侧合成孔径声纳的技术优势。结合海底管线探查案例,详细分析了该设备的应用情况,并与浅地层剖面仪实际获取的图像进行了对比,验证了双频合成孔径声纳在海底探测中的适应性和探测能力,最后对该技术的研究与应用方向进行了展望。     

三维侧扫声呐技术在海洋测绘中的探测性能评估及应用分析

当前,海洋的价值越来越被人类重视,海洋开发活动对于国家发展日益重要,其中海底地形测量在海洋开发中有着举足轻重的地位.相较于应用多波束测深系统或侧扫声呐系统测量海底地形的传统方式,三维侧扫声呐将多波束测深系统与传统侧扫声呐系统的特点融为一体应用于海洋测绘生产,极大地提高了作业效率,减小了作业成本.本文以3DSS-iDX-...     

扫描声呐技术在近平台钻井船就位中的应用

近平台钻井船就位前,需对就位区域进行精细地貌调查,目前常规物探调查方法难以实现。通过对扫描声呐系统工作原理和特点进行研究,总结出了一整套应用于近平台钻井船精细地貌调查方法、解释程序和注意事项,有效解决了常规物探调查难以实现、精度低等难题。本文结合扫描声呐技术在近平台钻井船就位项目实际案例,展示了其高精度、高效性等技术特点及作业优势,为以后近平台钻井船就位区域地貌精细调查项目实施提供了指导与参考。     

侧扫声呐探测原理及其在海管悬空治理检测中的应用

根据悬空海底管线治理后的水下结构特点,主要可分为非透空式和透空式两类,其在侧扫声呐探测图像上有着各自不同的反射特征,据此原理可采用侧扫声呐探测方法进行悬空海管治理效果的检测与评估。通过对实际工程中不同治理方式下悬空海管的声呐探测图谱进行总结与分析,揭示了采用侧扫声呐进行悬空海管治理检测的声学解译方法及应用效果。悬空海管在治理前,管线下方与海底面之间的空隙反映到声呐图谱上,表现为管线强反射与声学阴影区之间存在海底面透空反射。如果采用"拋填砂袋结合覆盖层"等非透空式方法治理,由于空隙被填充,声呐图谱上的透空反射会消失,且管线强反射图像会粗化,呈现颗粒状;如果采用"水下短桩支撑"等透空式方法治理,在声呐图谱上只是增加了水下短桩的反射特征,而声学透空反射仍然存在。     

定位浮标在波浪中的动态响应

定位浮标是为满足水下蛙人部队定位要求而设计的。定位浮标的升沉和横摇运动对海水中换能器阵的水声定位精度影响较大，而使定位浮标产生这两种振荡的主要激励源是波浪。在不考虑流和风对浮标作用的前提下，以规则波作为激励源，研究了定位浮标在波浪激励下的两种运动模型，然后用计算机对横摇和升沉运动模型进行了仿真，最后从运动模型出发提出了减少浮标振幅的有效办法，这对定位浮标结构设计有重要意义。     

精密单点定位技术在海上工程中的应用

结合海上科研工程实践,对GPS精密单点定位模型及数据处理方法进行研究,并采取陆上静动态定位和海上动态定位试验进行了精密单点定位精度统计和分析。结果表明:在超出常规差分定位基线长度限制的广阔海域,采用精密单点定位技术可实现亚米级实时动态定位,为海上高精度实时动态定位应用提供了技术依据。     

声纳记录失真分析

从侧扫声纳的工作原理出发，分析了侧扫声纳记录声图产生基本失真的原因，推导出基本失真的数学公式，所得结论对实际作用有重要的指导意义。     

Automatic Registration of TOBI Side-Scan Sonar and Multi-Beam Bathymetry Images for Improved Data Fusion

Deep towed side-scan sonar vehicles such as TOBI acquire high quality imagery of the seafloor with very high spatial resolution but poor locational accuracy. Fusion of the side-scan sonar data with bathymetry data from an independent source is often desirable to reduce ambiguity in geological interpretations, to aid in slant-range correction and to enhance seafloor representation. The main obstacle to fusion is accurate registration of the two datasets.The application of hierarchical chamfer matching to the registration of TOBI side-scan sonar images and multi-beam swath bathymetry is described. This matches low level features such as edges in the TOBI image, with corresponding features in a synthetic TOBI image created by simulating the flight of the TOBI vehicle through the bathymetry. The method is completely automatic, relatively fast and robust, and much easier than manual registration. It allows accurate positioning of the TOBI vehicle, enhancing its usefulness as a research tool. The method is illustrated by automatic registration of TOBI and multi-beam bathymetry data from the Mid-Atlantic Ridge.     

声波探测技术在海底输油管道检测中的应用

介绍了多波束测深系统、侧扫声纳和浅地层剖面等声波探测技术的基本原理及在海底管道检测中常用设备与参数选择。结合工程实例给出了各种检测方法在海底输油管道检测中应用效果。介绍了海底管道检测流程,分析了各种检测方法的优缺点和不足之处。结果表明,海底管道检测时应充分利用各种方法的互补性,提高检测效率和准确性。     

小波函数对侧扫声纳图像滤波效果的影响分析

侧扫声纳技术应用日益广泛,已成为海洋测量的重要工具,而去除噪声处理是对侧扫声纳图像进行正确判读的前提。利用小波函数滤波处理的方法,分别采用Haar、Daubechies、Coiflets、Symlets、Discrete Meyer、Biorthogonal、Reverse Biorthogonal等小波函数与中值滤波函数对侧扫声纳图像进行处理,并以平滑指数和边缘保持指数为评价指标,对滤波效果进行定量比较。试验表明,小波函数可以有效地平滑声纳图像,并能保持其较好的边缘效果。     

二维小波变换在侧扫声图目标检测中的应用

针对侧扫声纳图像目标边缘检测困难的问题,利用二维离散小波变换对侧扫声纳(SSS)声图进行多分辨率分析,对大尺度分解的小波系数进行非极大值抑制,并重构小尺度上的低频分量。联合各尺度上的低频分量,构建SSS声图像素点处特征向量,构成其特征空间,对特征空间进行主成分分析,压缩其维数,并对压缩后的特征向量进行K-均值聚类分析,提取类间边缘线。利用含有沉船的SSS声图,并在其均质区域内加入目标与声影进行验证实验。该方法在实验中边缘检测准确率为0.90,表明该方法的有效性。     

Side-Scan Sonar Characteristics and Manganese Nodule Abundance in the Clarion—Clipperton Fracture Zones, NE Equatorial Pacific

The deep ocean floor between the Clarion and Clipperton fracture zones (NE equatorial Pacific) has the highest known manganese nodule abundance in the world oceans. A detailed analysis of MR1 (Mapping Researcher 1, 11-12 kHz) sonar images and free-fall grab data in the Korean manganese nodule field areas reveals a close relationship between side-scan sonar characteristics of the seafloor and manganese nodule abundance. Eight sonar facies are identified based on back-scattering intensity and distribution patterns. These sonar facies can be interpreted as (1) volcanic seamounts (facies I-1), (2) bounding faults of abyssal hills (facies I-2 and II-1), (3) lava flows or volcanoclastic mass-flow deposits around the volcanic seamounts (facies I-3 and II-2), (4) crests of abyssal hills (facies II-1), (5) abyssal troughs between abyssal hills (facies III-1), (6) relatively flat areas (facies II-3 and III-2). In the areas where facies II-1 (abyssal hill crests with thin sediment cover) and II-3 (relatively flat areas draped by thin sediments) are dominant, manganese nodules occur abundantly. In contrast, zones comprising facies III-1 (abyssal troughs with thick sediment cover) and III-2 (relatively flat areas covered by thick sediments) are characterized by low abundance of manganese nodules. This relationship between distribution of sonar facies and manganese nodule abundance implies that (1) the qualitative difference in acoustic reflectivity of long-range side-scan sonar with some ground truth data is useful for regional assessment of manganese nodule occurrence over wide areas in a reasonable time, and (2) seafloor topography and sediment thickness are important controlling factors for regional occurrences of manganese nodules.     

侧扫声纳在海底管道悬空调查中的应用

海底管道在铺设及运营过程中,受各种因素的影响,会形成部分悬空状态。为保证油管的安全运营,研究了一种基于声学的快速检测方法:主要利用侧扫声纳获取油管附近声学影像,通过数据判读的方法分析并获取管线状态。然后使用该方法,在册镇海底管线调查中进行了应用测试。声学检测结论与水下探摸结果进行比较,测试结果表明该方法可高效、快速、准确并低成本地检测管线状态,可为海底管道运营与治理提供有力的技术支持。     

测量船动态吃水测量方法研究

针对测量船特别是中大型测量船的动态吃水问题,提出了单船和双船载波相位差分GPS测定方法,给出了动态吃水计算公式。根据装备现状,对比分析了三种测量方法的适用范围,例举了典型参数值的动态吃水观测误差,旨在为测量作业人员提供借鉴和参考。     

合成孔径声纳技术在海底管道探测中的应用进展

从合成孔径声纳的基本原理、研究进展、应用,以及实际应用中存在的问题等几个方面,探讨了该技术在海底管道探测方面的应用潜力。国内外一些海域开展的探索性应用显示,该技术可以对海底管道的埋设状态及其周边海域地形地貌和其他小目标清晰成像,并且能够获得管道状态和位置等的细节信息。然而,鉴于海洋水声环境的复杂性和特殊性,SAS在实际应用中仍存在一些问题,需要在信号处理方法、作业方式等方面进行更为深入的研究探索。