文档介绍：三维成像声纳
姓名: 徐静
班级:1013105
专业: 光电子技术与科学
院校:长春理工大学光电信息学院
目录
摘要
第一章声呐
声呐的概述
三维成像技术
三维成像声呐的发展现状
三维成像声呐的工作原理
三维成像声呐的应用
三维成像声纳的选择
结论和展望
摘要
声纳的发展背景:
海洋蕴藏着丰富的矿产和能源,同时又具有重要的军事地位,海洋开发日益受到人们的重视。首先,全球能源日益紧张,所以开发新的能源和空间十分必要,海洋是个巨大的能源宝库,具有很大的开发潜力。其次,我国海岸线绵长,海域辽阔,了解海域特点、海底地形地貌状况对维护国家安全很有必要。
从上面可以看到成像声纳有着十分广泛的用途,不仅关系到军事方面,而且还关系到国民经济生活发展的很多方面,所以研究和发展成像声纳十分必要和迫切。三维成像声纳所使用的可视化技术,将大量枯燥的数据以生动的立体图形图像的方式表现出来,使人们能够对声纳数据进行更直观的解释和分析,提高水下探测的工作效率。
借助成熟的三维显示技术,三维图形可被缩放、移动和转动、测距,以便工作人员可以从各种视角更好地进行观察和理解,提供准确、科学的依据。
声呐是英文缩写“SONAR”的音译,其中文全称为:声音导航与测距,Sound Navigation And Ranging”是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理,完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型,属于声学定位的范畴。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信,以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。
通常我们说一个客观的世界是三维的,客观世界的三维图像通过某种技术把它记录下来然后处理、压缩再传输出去,显示出来,最终在人的大脑中再现客观世界的图像,这个过程就是三维成像技术的全过程。
三位成像声纳的发展现状
三维成像声纳与普通的多波数声纳的区别,在于它具有更高的分辨率,从而可以提供水下目标外形轮廓的更多细节描述。高分辨率成像声纳在对水下目标进行成像时,能够提供非常优秀的图像质量,从而可以对目标进一步地跟踪和识别。目前最前沿的三维成像声纳是以声透镜技术为基础,它能提供目标的实时动态视频图像,质量小、尺寸小,可以装载到各种AUV、ROV上进行水下作业。
声视觉导航:给出目标物尺寸和方位信息
海底地貌检测:提供海底的等高线图和地理参考数据,海图的绘制。
残骸搜索:提供失事船只残骸的详细信息
堤坝的检测:提供堤坝的裂缝信息
管道检测:对海底油气输送管道进行安全检查
桥墩探伤:检测受损桥墩的险情
海港检测:给出水下目标的回声及运动轨迹和速度
海床检测:矿产资源和能源勘探
图1-1 海图
图1-2 失事船只残骸
声纳工作的基本原理
声纳头发射声音波束的频率是特定的,声纳头发射波束,波束经过障碍物反射,声纳头接收声音信号,将其转化为电信号;再通过RS232协议将电信号传输至水下光端机,光端机把电信号转化为光信号,光信号通过光缆传输至水上光端机,水上光端机把光信号转化为电信号,再通过RS232协议传输至声纳控制单元,声纳控制单元利用声纳的操作软件( Pro)把声纳头扫描到的信息以图像的形式显示在显示屏上。在水上,可以通过操作软件或控制单元面板控制声纳。
标准的声纳水下接头的是由Tritech提供的6针的接头,如图2-4所示。
图2-1 声纳发射与接收信号
图2-2 声纳控制软件界面
图2-3 声纳工作线路
图2-4 声纳的六针接头
第三章产品介绍及其应用示例
产品介绍
720i
Gemini 720i是一种紧凑型实时高频sonar,它创设了多波束成像声纳的新标准,优化的信号处理电路设计使Gemini 720i sonar提供清晰的实时图像;一个集成的声速计能进行图像的锐化和精确测距; Pro 或Gemini的独立操作软件上。如图3-1:
图3-1 Gemini 720i
系统的主要技术规格:
工作频率
720KHz
声学角度分辨率
°
扫描扇区
120°
波束个数
256
有效角度分辨率
°
垂直波束宽度
20°
探测距离
-120m
扫描速率
10-3