[發(fā)明專利]一種高分辨測深側(cè)掃聲吶及其探測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010194768.2
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN111352115B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鋒;范勇剛
• 申請（專利權(quán)）人: 海底鷹深海科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S15/89
• 分類號(hào): G01S15/89;G01S7/521
• 代理公司: 昆明普發(fā)諾拉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 葛玉軍

本發(fā)明公開了一種高分辨測深側(cè)掃聲吶，涉及水下探測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。通過平行于航向且設(shè)置于電子密封艙兩側(cè)的收發(fā)合置換能器，可得到垂直于航向的聲信號(hào)范圍內(nèi)的地貌側(cè)掃腳印，從而得到地貌側(cè)掃成像；通過垂直于航向且設(shè)置于電子密封艙艏部的接收換能器陣，得到橫向排布的接收腳印，接收腳印與地貌側(cè)掃腳印的重疊部分處理后可得到地形測深成像；通過地貌側(cè)掃成像，根據(jù)亮度與陰影信息，判斷是否為目標(biāo)物；通過地形測深信息，根據(jù)其高度信息，結(jié)合地貌側(cè)掃成像中的亮度與陰影信息，可有效判斷目標(biāo)形狀大小，進(jìn)而區(qū)分水下小目標(biāo)與干擾，大大減少了虛警產(chǎn)生的概率，有效提高了水下探測的作業(yè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下探測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高分辨測深側(cè)掃聲吶及其探測方法。

背景技術(shù)

隨著國家海洋戰(zhàn)略的推進(jìn)以及海洋經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，水下調(diào)查作業(yè)越來越受到人們的重視。在海洋牧場建設(shè)、水下搜救、水下考古、海洋采礦以及海洋油氣輸送等領(lǐng)域，需要對水下目標(biāo)進(jìn)行精確的檢測與定位。由于電磁波信號(hào)在水下快速衰減特性，水下目標(biāo)檢測與定位通常利用各種聲吶設(shè)備。目前常用的水下探測系統(tǒng)有：

1.利用側(cè)掃聲吶或合成孔徑聲吶系統(tǒng)進(jìn)行水底地貌成像，根據(jù)成像結(jié)果中的亮度信息與陰影信息識(shí)別目標(biāo)；

2.利用高分辨多波束測深系統(tǒng)進(jìn)行水底地形成像，根據(jù)成像結(jié)果中的高度信息與偽側(cè)掃瀑布圖識(shí)別目標(biāo)；

3.利用相干測深側(cè)掃聲吶系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行水底地形地貌成像，根據(jù)成像結(jié)果中的亮度與高度信息識(shí)別目標(biāo)。

目前水下探測特別是水下搜救一般分為三個(gè)步驟，先用聲吶探測判斷目標(biāo)是否存在，再用ROV進(jìn)行水下拍攝確認(rèn)目標(biāo)，最后出動(dòng)蛙人潛水實(shí)地考察確認(rèn)。從上述步驟可以看出，聲吶系統(tǒng)的準(zhǔn)確性直接影響后續(xù)探測的進(jìn)行方向。

現(xiàn)有系統(tǒng)中側(cè)掃聲吶或合成孔徑聲吶系統(tǒng)，僅僅能獲得水底地貌信息，無法借助目標(biāo)的高度信息提高目標(biāo)探測成功率，而且對懸浮目標(biāo)探測會(huì)存在誤差；高分辨多波束測深系統(tǒng)僅能獲得水底地形信息，其偽側(cè)掃地貌圖像中往往不包含目標(biāo)陰影這一關(guān)鍵信息；相干測深側(cè)掃聲吶通過增加一排水平接收換能器陣，并利用了相干處理手段，通過增加系統(tǒng)復(fù)雜度的方式，同時(shí)獲取水底地形地貌成像，但是其地形成像的分辨率較低。

上述這些制約因素，使得水下調(diào)查時(shí)無法區(qū)分水下目標(biāo)與干擾目標(biāo)，會(huì)產(chǎn)生較高的虛警數(shù)量，極大地限制了水下探測的作業(yè)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高分辨測深側(cè)掃聲吶及其探測方法，能夠同時(shí)獲取高分辨的水底地形地貌成像，為水下小目標(biāo)探測提供高分辨的目標(biāo)高度信息、亮度信息與陰影信息，解決現(xiàn)有探測設(shè)備虛警概率高、探測效率低的問題。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種高分辨測深側(cè)掃聲吶，其特征在于：包括甲板單元和水下單元，所述甲板單元主要是設(shè)置于母船上的控制臺(tái)；所述控制臺(tái)主要由控制模塊、存儲(chǔ)模塊和電源模塊構(gòu)成；所述水下單元包括電子密封艙、左舷收發(fā)合置換能器、右舷收發(fā)合置換能器和接收換能器陣，所述電子密封艙固定于母船底部，左舷收發(fā)合置換能器和右舷收發(fā)合置換能器相對設(shè)置于電子密封艙兩側(cè)，左舷收發(fā)合置換能器和右舷收發(fā)合置換能器均與母船航向平行設(shè)置，接收換能器陣固定于電子密封艙艏部且與母船航向垂直；

所述電子密封艙內(nèi)部設(shè)置有主控板、電源通信板、換能器信號(hào)接收采集板、左舷發(fā)射接收板和右舷發(fā)射接收板；

所述電源通信板通過水密電纜與控制臺(tái)連接，電源通信板、換能器信號(hào)接收采集板、左舷發(fā)射接收板和右舷發(fā)射接收板均與主控板電信號(hào)連接；換能器信號(hào)接收采集板通過水密電纜與接收換能器陣連接；左舷發(fā)射接收板通過水密電纜與左舷收發(fā)合置換能器連接；右舷發(fā)射接收板通過水密電纜與右舷收發(fā)合置換能器連接；