实孔径成像声纳在海底油气管线探测中的应用

利用成像声纳对油气管线进行探测,是重要的声学测量技术手段之一。侧扫声纳和环扫声纳是两种典型的实孔径成像声纳,介绍了这两种声纳的成像特点,分别从搭载平台、扫测特点、参数显示和声图特征等4个方面进行了比较,结合工程实例给出了两种声纳对海底油气管线探测的应用效果,分析比较了二者的优缺点。所得结论对于了解和掌握侧扫声纳和环扫声纳设备性能,进行海底油气管线检测和状态评估具有重要的工程实用意义。     

多波束成像声纳系统低功耗设计

针对多波束成像声纳系统降低系统功耗提高续航能力的要求,从硬件和算法两个方面展开了对系统的低功耗设计。硬件方面通过采用单电源运算放大器(OPA)电路架构对系统调理模块的放大、滤波链路进行了重新设计,实际测试结果表明实现了14.37W的系统功耗降低。算法方面通过提出一种基于圆阵的旋转多波束形成方法,在完成系统多波束设计的基础上实现了85倍的资源优化效果,为信号处理模块的FPGA芯片低功耗选型提供了技术支撑。     

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。     

多波束与侧扫声纳海底目标探测的比较分析

侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。对多波束和侧扫声纳进行了比较分析,并着重探讨了影响多波束分辨率的各种因素。结果表明:多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。     

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。     

多波束声纳水柱影像在浅水目标探测中的应用

在海道测量领域,有关多波束声纳水柱影像的应用研究已成为当前的前沿和热点问题之一。分析了影响水柱影像质量的主要因素,阐述了水柱数据采集的参数设置和影像判读的一些要点。通过在南海区的几个实践案例的分析,对水柱影像在水下障碍物探测中扫测细小物体、获取目标详细特征等作用进行了验证,说明了水柱影像在多波束声纳底部检测的质量控制方面存在的优势,最后提出了目前面临的一些问题和应用前景。     

多波束测深声纳系统引进的选型

作为国内首家引进浅水多波束系统的技术人员,就多波束系统的选型问题,从系统的应用目的、设计原理、精度要求、稳定性、可靠性、抗干扰能力、工作效率、整体配置的合理性和配套性、软硬件的支持强度和功能、售后服务和性能价格比等方面进行探讨,以供国内有关单位参考。     

浅水多波束测深声纳关键技术剖析

基于多波束测深声纳工作原理,结合国内外主流浅水多波束测深声纳产品与技术发展现状,分析了浅水多波束测深声纳具备的5种典型能力,提出了从能力表征的角度理解浅水多波束测深声纳性能指标;总结了保障这些能力所采用的主要关键技术,讨论了技术实现的具体思路,列举了仿真或试验数据处理结果;展望了多波束测深声纳的发展趋势。     

多波束声纳计量测试系统设计

为满足多波束声纳量值溯源与传递需求,设计多波束声纳关键参数的计量测试系统。基于大比尺原型深水港池和多维运行控制机构,通过水下横向测距代替垂向测深的方式对多波束声纳进行了测深准确度与有效条带宽度的计量测试。阐述了测试系统的主要组成和测试方法,给出了本测试系统测深结果的扩展不确定度。参考标准值与示值(或标称值)比对结果表明,被检多波束声纳测深示值误差小于0.2%,条带宽度误差小于7%。为规范水下声纳设备技术指标校准,指导多波束声纳计量标准建设提供参考。     

多波束和侧扫声纳系统在海底目标探测中的应用

介绍了多波束测深系统和侧扫声纳系统的工作原理,通过实例说明了多波束测深系统和侧扫声纳系统在海底目标探测的工作流程,总结出两种探测系统在探测海底目标上的优缺点,说明了多种探测手段的综合应用是海底目标探测技术的发展方向。     

基于遗传小波神经网络的海底声学底质识别分类

分割海底声纳探测图像,提取单元特征向量进行主成份分析,选取均值、标准差、对比度、相关系数、能量及同质性作为训练特征向量,构建小波神经网络。利用遗传算法优化小波神经网络的初始权值及小波参数,对砂、礁石、泥3种底质类型分别进行训练,并得到3种底质的测试精度都在90%以上,优于单独利用小波神经网络进行训练时的测试精度,克服了小波神经网络训练时易陷入局部极小的固有缺陷,表明基于遗传算法的小波神经网络可有效用于海底底质声纳图像的识别和分类。     

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。     

侧扫声呐探测数据管理系统设计与实现

侧扫声呐调查获得的数据是一类格式特殊、类型多样、结构复杂、数据量庞大、包含信息丰富的数据,设计和建屯侧扫声呐数据管理系统是数据深层次应用和共享的前提.针对侧扫声呐数据的特点,本文将侧扫声呐获得的完整数据体系规划为原始数据层、标准化数据层、目标数据层和元数据层4个层次,设计并开发了侧扫声呐数据管理系统,整个管理系统包括原...     

国内外侧扫声纳测量标准比较研究

由于侧扫声纳应用领域不断扩大,用户要求不断提高,国际海道测量组织和世界测量技术发达国家相继发布了各自的新版测量规范和标准。本文将我国侧扫声纳现行测量标准与国际相关标准在系统探测能力、测线布设、数据采集、质量控制等方面进行比较详细的分析比较,指出了我国侧扫声纳测量规范在测线布设、数据采集要求等方面的不足,旨在推进我国测量标准尽快实现与国际接轨。     

Halokinetics and other features of GLORIA long-range sidescan sonar data from the Red Sea

The Red Sea is an unusual example of a rift basin that transitioned from its evaporitic stage to fully open-ocean conditions at the end of the Miocene (∼5.3 Ma), much more recently than older Mesozoic margins around the Atlantic and Gulf of Mexico. The patterns of halokinetic deformation occurring in the Red Sea are potentially of interest for understanding more generally how evaporite deposits deform during this early stage. Relevant to this issue, a line of reconnaissance sidescan sonar data (GLORIA) collected along the Red Sea in 1979 is re-evaluated here. We first interpret the data with the aid of newly compiled bathymetry from multibeam sonars in the central and southern Red Sea. Features in the acoustic backscatter data are associated with ridges, valleys and rounded flow fronts produced by halokinetic deformation. Some areas of higher acoustic backscattering from the evaporites are suggested to relate to roughness produced by deformation of the evaporite surface. Within the volcanic (oceanic) axial valleys, areas of differing high and low backscattering suggest varied sediment cover and/or carbonate encrustations. With the benefit of the above experience, we then interpreted data from the northern Red Sea, where there are fewer multibeam data available. Rounded fronts of halokinetic deformation are present in the Zabargad Fracture Zone, a broad, shallow valley crossing the Red Sea obliquely. The presence of halokinetic deformation here is evidence that subsidence has occurred along the fracture zone. Elsewhere in the northern Red Sea, the GLORIA data reveal folds in the evaporite surface, suggesting local areas of convergence, like those implied by multibeam data from inter-trough zones further south. Some linear features are observed, many of which are likely to be ridges overlying salt walls. Interestingly, several such features are oriented along an accommodation zone that is oriented parallel to the plate spreading direction. Several rounded, corrugated features are interpreted as possible evaporite flow fronts. Overall, the impression from the data is of a strongly mobile seabed in the Red Sea because of halokinetic deformation, involving both vertical and horizontal movements. However, salt walls appear more common than in the central and southern axial Red Sea, where horizontal movements instead tend to dominate.     

多波束声呐图像条带中央和边缘残差处理方法

多波束声呐图像是进行海底底质分类的主要数据源之一,由于受海洋噪声、声波散射和混响、仪器设备等因素影响,其经各项常规改正后仍存在明显残差,突出表现在中央波束区和条带重叠区,难以形成高质量的声呐图像。文中分析了多波束声呐图像残差的成因及影响,提出了一种基于多条带最小二乘拟合的多波束声呐图像残差处理方法。首先,得到相邻声脉冲(ping)信号中央区域、重叠区域以及整体趋势的拟合函数;然后,通过拟合函数计算得到中央和重叠区域的残差改正系数;最后,通过改正系数进行残差改正。实验分析表明,该方法在保留原始细节的基础上,有效削弱了残差对声呐图像的影响,对多波束声呐图像处理具有参考和应用价值。