PDF《第七讲 - 侧扫声纳》

现在侧扫声纳换能器副瓣小, 不易出现 水面线&

在水面线外侧的纵向连续曲线称为海底线&

海底线起伏变化反映海底起伏形态, 海底线与拖鱼 轨迹线之间的间距变化显示拖鱼高度变化&

在两侧 海底线外侧, 有横向连续排列直线, 称为扫描线, 扫 描线由像素点组成, 像素点随声回波信号的强弱变 化而产生灰度强弱的变化, 而扫描线的像素点灰度 强弱可以反映目标和地貌图像&

!&

$# 声图成像特征 声图依据扫描线像素的灰度变化显示目标轮廓 和结构以及地貌起伏形态&

目标成像灰度有两种基 本变化特征: (2) 隆起形态的灰度特征&

海底隆起形态在扫 描线上的灰度特征是前黑后白, 亦即黑色反映目标 实体形态, 白色为阴影&

(3) 凹陷形态的灰度特征&

海底凹洼形态在扫 描线上的灰度特征是前白后黑, 亦即白色是凹洼前 壁无反射回声波信号, 黑色是凹洼后壁迎声波面反 射回波声信号加强&

海底表面起伏形态和目标起伏形态, 在声图上 反映灰度变化, 就是以上两种基本特征的组合排列 ・ % &

'

・ 声纳技术及其应用专题 ! # 卷($%%&

年) '

$ 期! 0- 12-

23 变化 (见图 4) - 图4! 海底地形起伏形成的灰度变化 #! 侧扫声纳发展趋势 对于基本型的侧扫声纳, 由于其工作原理的限 制, 在应用过程中出现了如扫测速度与扫测宽带矛 盾, 不能提供水深数据, 分辨率不高, 不能自动检测 和判别小目标等问题, 为了解决这些问题, 目前侧扫 声纳的发展趋势是高速、 高分辨率、 三维和自动识 别- !- # 高速侧扫声纳 对于单波束侧扫声纳而言, 为了满足测量规范 中全覆盖的要求, 侧扫声纳最大拖曳速度 ! 与量程 应满足如下关系 ['

― ] : ! # $ % &

$ % '

'

56 ( % () , ('

) 其中 ! 为允许的最大航行速度 ( 单位为节, '

节7%- #89 :) , $ 为目标尺度, &

为声速, 为量程, 单位 为8, ( 为期望在目标上测量的点数- 从('

) 式可以看出, 当目标一定时, 最大拖曳速 度与量程成反比, 也就是说, 量程越大, 要求拖曳速 度越低, 这在某些应用场合, 如高速探测水雷目标中 是不满足要求的, 为此开发出了多波束和多脉冲两 种新型的侧扫声纳- 多波束是在同一时刻形成多个 波束的信号, 多脉冲是利用在一个发射周期内发射 多个不同类型的编码信号来实现航速的提高, 其最 大拖曳速度 ! 与量程 的关系如下 [6, #] : &

$ % '

'

56 ( % () , ($) 其中 ! 为允许的最大航行速度 (单位为节) , ) 为波 束数或脉冲数, $ 为目标尺度, &

为声速, 为量程, (单位为 8) ( 为期望在目标上测量的点数- 目前国外已经研制出

4 波束的多波束侧扫声纳 和6脉冲的多脉冲侧扫声纳, 并已经得到应用, 我国 也已经开发出了

6 波束的多波束侧扫声纳, 正在开 发'

$ 波束的多波束侧扫声纳和多脉冲侧扫声纳- !- $# 三维侧扫声纳 传统的侧扫声纳每侧采用一条换能器阵, 这样 只能形成二维的声图, 而得不到水深数据- 为了提高 测量效率, 开发出了三维侧扫声纳, 其基本工作原理 就是在每侧至少使用两条接收换能器件阵元, 通过 测量信号到达两阵元间的相位差, 得到侧向的水深 度数据- &