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。     

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。     

泥沙掩埋海底光缆探测技术研究

鉴于海底光缆路由探测成果可为已有光缆维护与新增光缆铺设提供数据服务和决策支持,以我国东部海域某地区的海底光缆为例,对泥沙掩埋海底光缆进行探测与定位研究。针对上覆泥沙介质强波阻抗界面与海底光缆管径较小的特点,采用具有孔径合成、低频穿透、高分辨率特点的合成孔径声纳技术,对海底光缆的路由情况进行研究。实践证明,合成孔径声纳技术在泥沙掩埋海底光缆探测和识别方面取得良好的探测效果,可在实际工程中推广应用。     

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。     

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。     

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。     

SHADOWS合成孔径声纳系统及性能测试

与传统的侧扫声纳相比,合成孔径声纳系统具有全覆盖无遗漏扫测,测量范围大、速度快,图像分辨率高等优点。本文介绍我国引进第一套SHADOWS合成孔径声纳系统的技术性能,分析SHADOWS合成孔径声纳系统性能测试情况及实际测量中的应用价值,提出了存在的问题及其对策。     

SHADOWS合成孔径声纳系统及性能测试

与传统的侧扫声纳相比,合成孔径声纳系统具有全覆盖无遗漏扫测,测量范围大、速度快,图像分辨率高等优点.本文介绍我国引进第一套SHAD)WS合成孔径声纳系统的技术性能,分析SHADOWS合成孔径声纳系统性能测试情况及实际测量中的应用价值,提出了存在的问题及其对策.     

浅析合成孔径声纳与干涉合成孔径声纳

介绍了合成孔径声纳SAS和干涉合成孔径声纳INSAS的基本成像原理、用途以及SAS的自动聚焦算法和INSAS的配准、解缠，说明了它们相对于SAR与INSAR的不同之处和难点，并结合国内外最新的研究成果。指出了它们的发展方向。     

Guest Editorial Special Issue on Synthetic Aperture Sonar

The eight papers in this special issue focus on synthetic aperture sonar. The focus is on signal processing and performance characterization for synthetic aperture imaging sonars, with emphasis on systems that operate in stripmap mode--a monostatic approach utilizing broadside beams, and which represents the majority of designs currently seeing practical application.     

Buried Sphere Detection Using a Synthetic Aperture Sonar

This paper presents observations of a buried sphere detected with a low-frequency (5–35-kHz) synthetic aperture sonar (SAS). These detections were made with good signal-to-noise ratios (SNRs) at both above and below the critical grazing angle. The raw data for the below-critical-grazing angle detection shows that the acoustic penetration is skewed by the 29$^{circ}$ offset of the ripple field relative to the sonar path. This observed skew is in agreement with T-matrix calculations carried out to model penetration into the bottom via ripple diffraction. Additionally, measured SNRs over different frequency bands are compared to predictions made using both first- and second-order perturbation theory for ripple diffraction. Both the data and the models indicate a peak detection region around 25 kHz for the environmental conditions present during the test. These results confirm that ripple diffraction can play a critical role in long range (subcritical angle) buried target detection.      

Shadow Enhancement in Synthetic Aperture Sonar Using Fixed Focusing

A shadow cast by an object on the seafloor is important information for target recognition in synthetic aperture sonar (SAS) images. Synthetic aperture imaging causes a fundamental limitation to shadow clarity because the illuminator is moved during the data collection. This leads to a blend of echo and shadow, or geometrical fill-in in the shadow region. The fill-in is most dominant for widebeam synthetic aperture imaging systems. By treating the shadow as a moving target and compensating for the motion during the synthetic aperture imagery, we avoid the geometrical shadow fill-in. We show this to be equivalent to fixing the focus at the range of the shadow caster. This novel technique, referred to as fixed focus shadow enhancement (FFSE) can be used directly as an imaging method on hydrophone data or as a postprocessing technique on the complex SAS image. We demonstrate the FFSE technique on simulated data and on real data from a rail-based SAS, and on two different SAS systems operated on a HUGIN autonomous underwater vehicle.      

海底三维可视化技术及应用

海底地形地貌能表现海洋世界重要的空间信息,也是常规光学和电磁手段难以探测的水下区域。应用侧扫声纳技术可以反演海底地貌,同时多波束测深技术得到的水深数据重建数字水深模型,二者结合创建三维海底空间景观。利用海洋探测技术和三维可视化技术进行海底地形地貌三维仿真和分析,并对其应用进行探讨。