高精度测深侧扫系统在载人潜水器中的应用

为提升"蛟龙号"载人潜水器海底综合探测能力,介绍一种采用多子阵海底自动检测—子空间拟合的信号参数估计技术的高精度测深侧扫声纳系统。该系统安装于载人潜水器的两侧,能够测量海底的微地形地貌以及海底和水中的目标,同时获得探测区域高分辨率的地形图和地貌图。通过介绍该高精度测深侧扫系统的工作原理、技术指标及系统组成,结合"蛟龙号"载人潜水器试验性应用航次获得的高分辨率地形地貌数据,对该系统在载人潜水器中的应用和海底地形地貌探测结果进行了分析和展望。     

一种基于时延的水下声基阵坐标估算方法

阵形估算是水听器阵列应用中的关键问题,基于时延的水下声基阵大地坐标标定方法利用声源发射和声阵接收的CW脉冲之间的时延获得空间中的三个声源发射点到阵元的距离,并以这三个声源发射点为圆心,以声源发射点到阵元的距离为半径做球面,得到的交点即为阵元的大地坐标.通过实验数据分析结果可以得出如下结论:基于时延的球面交汇法得到的阵形标定结果的绝对误差均值为0.13 m,可以把该方法运用于实际的工程测量当中.     

一种基于锚系垂直阵列的水下移动目标警戒方法

提出了一种基于锚系垂直阵列的对水下移动目标警戒的方法，论述了基于锚系垂直阵列时频瞬态特性探测和空间相关性探测的原理。利用海洋环境与目标噪声在时-频域与空间上的差异，对水下移动目标探测警戒，探测概率高且计算相对简便。垂直阵列悬挂于锚系潜标的系留缆或直接作为潜标的系留缆，布放机动灵活、适应水深范围广，可用于对水下移动目标的长周期、定点、大范围实时监测。     

高分辨率波束形成器在多波束测深系统中的应用

对于海底地形测量,基于FT波束形成的幅度检测法空间分辨率较低,只能较准确给出有限测点的水深信息;平坦海底前提下,分裂子阵检测法或多子阵检测法可以得到连续测点的水深信息,复杂海底地形条件下,这两种方法均难以应用。能否利用高分辨率波束形成器来提高测深系统的空间分辨率是一个值得研究的问题。使用ESPRIT波束形成器处理了多波束测深系统的试验数据,并就其性能与FT波束形成器进行了比较与分析。     

利用小波变换降低环境噪声对测深数据的影响

针对测深数据在环境噪声处理中存在的问题,利用海底信号和环境噪声小波变换模的极大值在不同尺度下具有下同的传播特性,提出了利用多尺度小波变换分折测深数据的方法,从而达到降低环境噪声对测深数据影响的目的,通过计算表明该方法具有较好的效果。     

可变角度换能器在海底沉积物声学原位测量应用的探讨

海底沉积物的声学测量是海底测深的关键技术之一,应用于海底地形地貌测量、海洋矿产资源开采和海底工程建设等。海底沉积物声学测量方法中的原位测量方法可以避免保真采样法的强扰动性和遥测法的准确度、精度及灵敏度的不确定性等缺点,如何改进原位测量系统渐成为海底探测的研究热点。通过分析现有海底沉积物原位测量设备测试换能器的工作原理,针对垂直压入方式换能器测量深度有限,提出了一种通过改变换能器压入沉积物的角度来增加测量深度的方法。在理论上论证出在不低于换能器接收阈值时,测量深度随着掠射角的增加而增加。在不增加压入深度的前提下提供了一种增加测量深度方法。     

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。     

水声定位

用水声设备确定物体 (例如船只 )的方位和距离。在预定海域的海底布放 3个以上声应答器 ,组成应答器阵。在定位的船上装有询问声发射系统和应答接收系统 ,以接收海底应答器 ,在收到询问脉冲后发出的具有不同频率的应签脉冲。根据脉冲到达时间 ,可测得船与各应答器距离 ,从而确定船位。用这种方法定位的绝对误差约为数米。另一种方式是在海底布设定时辐射声脉冲的声源或海底应答器 ,另在被定位的船底或者布设由 3个水听器组成的接收基阵 ,或者安装一个收发两用换能器和两个水听器 ,由脉冲到达时间 (必要时还须利用由测深仪测得的水深数据 )确…     

基于相干原理的多波束测深新算法

为了改善多波束声纳的分辨率,提出了一种基于相干原理的测深新算法,对每一个波束脚印内的信号进行相干处理,获得了大量的海底深度值。在此基础上,采用新算法对仿真数据和某型号多波束测深声纳湖上实验数据进行处理。结果表明,相对于传统多波束测深算法,该算法可显著提高声纳海底测量的分辨率,获得大量的海底深度测量值。     

海洋测绘文摘

HC9933测深信息处理的最佳小波门限滤波法/徐卫明(大连舰艇学院海洋测绘系)…//测绘学报,—1999,28(2)。—131～138 针对测深数据在环境噪声处理中存在的问题,基于离散快速小波变换技术,根据信号检测中的Neyman-Peason准则,提出了从环境噪声污染的测深信号中重构海底地形信号的最佳小波门限滤波法,从而达到降低环境噪声对测深信息的影响。图7参11