基于AUV的声纳水下目标实时探测机制研究

针对传统船载声纳探测水下目标存在成像分辨率低、主观性强、耗时长、应用区域局限,以及自主式水下潜航器(autonomous underwater vehicle, AUV)受水声通信限制导致数据无法实时回传、处理及目标实时探测的问题,提出了一种基于AUV的声纳水下目标实时探测机制。首先对基于AUV搭载声纳设备实施水下目标探测的系统进行了阐述;然后提出了基于AUV的声纳水下目标实时探测实施流程和关键技术;最后通过海上试验,验证了该机制在一定程度上克服了水声通信限制,实现实时、高效、智能的水下目标探测,具有较强的实际指导意义。     

侧扫声纳技术在水下界址线测量中的应用

目前,沿海经济的强势发展导致用地矛盾不断凸显,各地不断提出向海要地的要求。为防止擅自扩大围填海范围的现象,水下界址线的精确测量成为其基础工作。侧扫声纳技术作为海底地形地貌的重要探测手段,本身精度满足水下界址线测量要求,同时可以提高探测效率。以广西防城港核电建设中填海界址和面积动态监测项目为例,论证了侧扫声纳系统在水下界址线测量中的可行性。同时指出,精确定位是进行围填海界址调查的关键技术。     

侧扫声纳在水下坡脚线位置探测中的精度分析

根据国家海洋局印发的《海籍调查规范》,填海工程用海范围算至填海边坡水下坡脚线。在填海工程竣工验收中,水下坡脚线主要使用侧扫声纳获取。通过对侧扫声纳探测水下坡脚线位置的误差来源进行分析,提出了一系列提高侧扫声纳水下坡脚线位置探测精度的措施,并将其应用到实际工作中,对侧扫声纳水下坡脚线位置探测精度进行了验证。结果表明,侧扫声纳在填海工程水下坡脚线探测中的位置精度满足《海籍调查规范》中水下坡脚线平面位置精度要求。     

水下地貌调查测量精度提高方法研究

海洋调查中,为确保调查信息与实际位置相匹配,提高调查成果的可信度,必须提高作业船拖曳调查设备的定位精度。论述了基于超短基线（USBL）水声定位与差分全球定位系统（DGPS）组合的新方法,消除了因作业船频繁变向、潮流的流向及流速等造成的调查设备位置的测量误差,成功地解决了调查信息错位,提高了海底地貌调查的定位测量精度,实用性较强。     

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。     

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。     

大深度近海底精细地形地貌探测技术

船载低频多波束测深声纳、侧扫声纳可以对深海海底地形地貌进行快速、高效、大面积探测,但其测量精度有限,难以满足深海科学考察、资源勘探开发对高精度海底地形地貌的需求。随着各类大深度水下移动载体(如深海拖体、水下机器人、遥控潜器和载人潜水器)的涌现,特别是各类耐高压测绘声纳的商业化,使大深度近海底精细地形地貌探测成为可能。首先分析了多波束测深声纳、侧扫声纳和测深侧扫声纳等3种测绘声纳的基本原理,然后分别介绍了各类测绘声纳的国内外典型商业化产品,并通过典型实例分析了其在大深度近海底精细测绘中的应用情况。     

港珠澳大桥水下结构物的多手段探测

介绍了利用侧扫声纳、浅地层剖面仪和磁力仪开展港珠澳大桥水下结构物的探测方法和过程,并将探测的结果与调查收集的资料比较,分析水下结构物的分布情况,不同探测方法得出的结果也可以相互印证。     

特定环境下水下地形和碍航物的复合探测

对水下地形、碍航物的搜寻方式已由过去的单一设备探测向多种设备复合探测转变。介绍了多种复合探测的基本方法和特点。通过沉船、飞机残骸和航道扫测实例,证明复合探测可大幅度增强水下地形测量结论和水下失落物搜寻判别的真实性、可靠性,同时缩短了搜寻时问,提高了工作效率。     

侧扫声纳数据的格式转换及应用

通过读取Qmips和XTF两种声纳数据格式，将其转换成通用的图像格式，用于图像的显示、分析和处理。介绍了声纳数据格式转换为Tiff及GeoTiff的方法，以及与数据格式相关的地理信息内容的获取，转换后的图像因其格式的头信息不同而显示结果不同。     

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。     

卷积神经网络识别侧扫声呐影像的研究

卷积神经网络是当前应用最广泛的图像识别算法,利用大量数据对网络进行训练,即可达到快速、高效地对图像进行识别的目的 .由于卷积神经网络结构众多,且同一数据在不同网络表现也不尽相同,为了选择适用于分析沉船声呐数据的网络,使用Python搭建LeNet 5、AlexNet、VGG、GoogLeNet、ResNet系列(Res...     

侧扫声纳探测中物标相关信息的研究

在侧扫声纳作业过程中,充分利用探测目标及其周围环境的相关信息,合理制订扫测方案,可以大大提高扫测搜寻效率,充分降低误判、漏判现象的发生。通过作者在多年实际工作中遇到的问题和取得的经验,阐述作者的上述观点,为以后工作提供一些经验和借鉴。     

侧扫声纳和多波束测深系统组合探测海底目标

介绍了侧扫声纳和多波束测深系统的特点,通过实例说明了侧扫声纳和多波束测深系统在海洋目标探测中的综合应用。综合利用多波束测深系统测量数据和侧扫声纳声像图,可有效增强不同观测数据的互补性,提高工程质量。     

侧扫声纳系统及其在海洋环境监测和保护中的应用

总结了侧扫声纳系统在海洋环境监测和保护中的应用,介绍了侧扫声纳基本工作原理及其发展情况,并且对其以后的发展进行了简单探讨。     

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。     

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。     

GeoSwath与Klein 3000的综合对比及实验分析

GeoSwath Plus系统利用相干原理能同时得到水深数据和声纳图,与传统侧扫声纳存在一定差异。本文对GeoSwath Plus 125 kHZ系统和Klein 3000系统从工作原理、技术参数、数据采集和后处理平台以及实测数据等方面进行了对比。结果表明:二者接收数据存在差异,导致两者的用途也存在差异;GeoSwath Plus系统相比Klein 3000更加复杂,但适用水深范围较小;GeoSwath Plus采集软件较少,对后处理软件的要求更高,而Klein 3000数据采集和后处理软件都有多种选择;通过实测数据的比较发现,GeoSwath Plus的定位精度更高,但由于发射波束水平开角大于Klein 3000,加之采用悬挂式安装,导致得到的声纳图像对比度和分辨率比传统侧扫声纳Klein 3000要差一些。     

侧扫声纳和浅地层剖面仪在杭州湾海底管线检测中的应用

首先介绍了杭州湾油管检测工程概况,引出了海底油管检测的必要性。其次,介绍了该工程中运用的两种重要仪器——侧扫声纳和浅地层剖面仪的原理及影响因素。最后,通过两种仪器的数据分析、图像判读,提出了综合利用两种仪器可增强两种数据的互补性并提高工程质量。