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。     

影响三维声纳成像质量的因素分析及应用

三维成像声纳系统具有高分辨率、全方位成图的特点,正在成为水下工程精细测量的重要技术手段。根据成像原理的不同,将三维成像声纳系统划分三类,分别阐述其工作原理,针对影响三维成像声纳测量精度和分辨率的因素展开分析,并提出了测量时相应的应对措施。通过在海上风电桩基测量项目中的应用,验证了给出的提高测量成果质量措施的有效性以及三维成像声纳系统在水下工程精细测量中的优势。     

水下主动电场面形阵列布置及成像方法研究

随着人们对海洋资源的不断开发,水下探测技术的所需要求越来越高,为了综合解决水下黑暗复杂环境快速探测成像需求及装置安装便捷性问题,对一种水下主动电场探测阵列布置及其成像方法进行了研究。主要依据水下主动电场定位探测原理,仿照弱电鱼探测活动进行阵列布置,通过搭载发射电极与接收电极阵列模仿弱电鱼电场发射器官与电场接收器官实现目标探测。使用 FFT 处理信号得到各接收电极的幅值, 通过差分得到水下阵列接收信号的强度变化,再运用插值算法画出阵列强度图从而对目标物体进行二维成像。 实验对不同形状的金属物体进行探测并成像,验证了方法的可行性与有效性。     

现代黄河水下三角洲土体工程性质及固结沉降特性研究

现代黄河水下三角洲沉积速度快,具有含水量高、密度低的特点,极易因固结压实产生沉降,从而导致地形变化。本文通过收集位于现代黄河水下三角洲的2个钻孔资料,分析了2个钻孔的工程性质,计算了土体的最终固结沉降量和沉降速率。结果表明,由于黄河改道及钻孔所在位置不同,2个钻孔的10m以浅沉积物有明显的差异,ZK-1的表层沉积物有明显的粗化现象,相应的工程性质也有所差别;根据Terzaghi一维固结理论,计算得到ZK-1和ZK-2孔的最终固结沉降量分别为2.08和1.70m,单位厚度土体的沉降量在0.2~9.6cm/m之间;土体达到稳定状态大约需要15~20a,厚度50m以内土体的平均沉降速率为6.5~8.5cm/a。     

超声成像技术在大西洋鲑早期性别及发育期鉴别的应用研究

采用KX-5100便携式B超机(7.5MHz高频线阵探头)对273尾1龄或2龄大西洋鲑(Salmo salar)的性别及性腺发育阶段进行了检测,同时对检测的大西洋鲑进行了解剖和取样,利用组织学观察法验证了超声成像技术对大西洋鲑雌雄性别和发育阶段的鉴别结果。研究结果显示:利用超声成像技术鉴别雌、雄大西洋鲑的平均准确率为86%,且鉴别雌鱼的准确率(93%)较雄鱼(81%)高。超声成像技术鉴别Ⅱ期+Ⅲ期、Ⅳ期、Ⅴ期卵巢的准确率分别为87%、92%和100%,鉴别Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期、Ⅴ期精巢的准确率分别为64%、71%、86%和84%。总体看来,超声成像技术鉴别早期性腺(Ⅱ期~Ⅲ期)发育的准确率较低,仅为75%,而对晚期性腺(Ⅳ期~Ⅴ期)发育鉴别的准确率较高,达到89%。     

深海拖曳系统水下控制技术研究

深海拖曳系统是人类开发利用海洋的一项重要手段。在众多深海探测装备中,深海拖曳系统以探测面积广、作业效率高、操控性能好等优势而得到了广泛应用。针对深海拖曳系统水下控制技术,从控制手段和控制策略2个方面对其发展历程、国内外研究现状等进行梳理,分析对比不同控制手段的优缺点,并对深海拖曳系统水下控制技术未来的研究方向进行展望,以期为深海拖曳系统的应用与发展提供参考。     

水下机器人视频图像高效压缩方法研究

水下视频图像压缩一直是有限带宽水声信道实时传输海量视频数据的关键技术之一。本文首先介绍了目前水下机器人和水下视频图像压缩研究存在的主要问题,并综合分析了目前几种高效视频压缩方法的特点并探讨了进一步研究的方向。此外,根据水下视频的成像特点,提出了高效的全局与局部运动混合补偿方案和基于小波变换的预处理方法。初步实验结果表明：本文提出的预处理方法可以有效去除视频图像中存在的大量视觉冗余和空间冗余,提出的混合运动补偿方案可以获得很高的压缩编码效率;但必须进一步研究快速、有效的全局运动估计方法。     

基于SonarWiz的多波束声纳图像智能底质分类技术研究

多波束回波强度信息与海底底质类型具有较强的相关性,通过海底声纳图像能够实现底质类型的划分.为提高海底底质分类质量,依托SonarWiz的智能底质分类优势,在海底声纳图像纹理特征自动分类基础上,引入地形属性信息修正分类结果.以三亚崖州湾附近海域为例,基于实测海底地形数据和海底表面声纳图像,利用数据处理技术和图像分类方法,...     

水下动态重力数据实时采集仿真技术研究

针对难以通过水下采集真实重力数据对重力辅助惯性导航关键技术、算法模型进行实验验证与优化,基于捷联惯导反演算法和重力动态测量原理,研究构建了捷联式与平台式水下航迹重力数据实时采集仿真系统,并采用两两采样点间的重力异常之差作为新的匹配量以提高匹配量精度.依据现有器件水平,设置陀螺仪随机常值漂移为0.002°/h,加速度计随...     

海底小目标声呐图像一维最大熵分割的改进方法

作为海洋高新技术,水声技术日益成为海洋水下探测的主要手段,而且有时是惟一的手段(比如对浑水或对远距离的情况).海底物体搜索、海底救捞、海底探宝、海底“黑烟囱”探测、海底施工以及海洋军事活动(如探测水雷)等多方面都涉及海底小目标(这里的“目标”泛指物体,包括各种人工制造物和自然形成物)探测.对海底小目标探测是一个困难而有意义的课题.高分辨成像声呐在海底小目标探测方面具有良好的应用前景.将高分辨成像声呐应用于海底小目标探测,图像处理是关键.图像分割是图像处理中的主要问题,也是机器视觉领域低层视觉中的主要问题,同时它又是一个经典难题.     

A study of effects of sonar bandwidth for underwater target classification

The problem of classifying underwater targets is addressed in this paper. The proposed classification system consists of several subsystems including preprocessing, subband decomposition using wavelet packets, linear predictive coding, feature selection and neural network classifier. A multi-aspect fusion system is introduced to further improve the classification accuracy. The classification performance of the overall system is demonstrated and benchmarked on two different acoustic backscattered data sets with 40- and 80-kHz bandwidth. A comprehensive study is then carried out to compare the classification performance using these data sets in terms of the receiver operating curves, error locations, and generalization and robustness on a large set of noisy data. Additionally, the importance of different frequency bands for the wideband 80-kHz data is also investigated. For the wideband data, a subband fusion mechanism is introduced which offers very promising results.     

主动式声纳列阵拖曳系统姿态数值计算

主动式声纳列阵拖曳系统是用于探测潜艇的新型声纳系统，为了准确探测潜艇的位置，必须首先预报声纳列阵的瓷态，本文通过对其三维力学模型的分析，得到该系统的运动微分方程，其中缆索的力学方程是基于Ablow和Milinazzo的模型，而对于拖体则运用六自由度空间运动方程模拟，结合边界条件，用有限差分法求解，通过对拖船的不同运动状态如匀速，变速和回转的计算，证明本文的方法对于预报声纳列阵的姿态是有效的。     

海洋水下设施生物污损及其控制技术研究进展

随着经济和社会的发展,以及我国海洋强国战略的实施,海洋水下设施不断投入使用,严苛的海洋环境使得生物污损问题凸显。生物污损会对海洋水下设施功能造成严重的危害,缩短其服役期,影响其正常运行。因此,需要采取有效的防护措施,抑制或减少生物污损,实现海洋水下设施的有效运行。本文综述了海洋生物污损及其形成过程,总结了生物污损对海洋水下设施的危害,概述了几种我国沿海发现的典型污损生物,总结了目前采用的生物污损控制技术或解决方案,并讨论了近年来新型防污策略的发展及生物污损控制技术未来的发展方向。     

Possible manifestations of underwater mud volcanoes based on results of sonar investigations in region of Taman Peninsula

This paper presents the results of three-dimensional acoustic seabed mapping in the region of the Taman Peninsula in the Black Sea using an interferometric side-scan sonar and an acoustic profiler. Mapping has revealed underwater objects identified as manifestations of underwater mud volcanism. Detailed analysis of sonar images of the relief and seabed profiles in the region of the objects has confirmed the original hypothesis.     

导管架钢桩测距及切割定位方法研究

过渡段是联接导管架钢桩与组块的结构部件,又作为调节导管架钢桩和组块误差的结构,其有着十分重要的作用.提出一种新方法利用全站仪与CAD结合的方式确定钢桩实际跨距,此方法具有操作简便、误差小等优点.详细叙述了导管架标高的确定,理论切割线的确定,及根据组块尺寸确定钢桩实际切割位置,并描述过渡段正确安装过程.所述方法成功应用于BZ29-4钻井帽和SZ36-1EDP组块海上安装.