GeoSwath多波束系统在海底目标探测中的应用

通过合理设置多波束探测参数,增加海底目标探测的数据点数,调节回波模拟数据的TVG增益等措施,获得目标的高精度深度和图像信息,实现对海底目标的识别,使GeoS-wath多波束在水下目标探测中具有复合探测能力.对海底人造目标和沉船目标进行探测试验,为交通领域水下精确海图制作提供了来源.     

基于扇扫声纳图像的动态目标跟踪方法

扇扫声纳在搜寻目标,躲避障碍物,跟踪动态目标,水下检视等方面有着广泛的用途。针对影像噪声大,实现动态目标的自动跟踪有较大难度的问题,分析了扇扫声纳影像中动态目标和静态目标的特点,利用目标在序列影像中的变化完成动态目标的分离,在此基础上,使用卡尔曼滤波方法实现动态目标的跟踪,最后结合实际数据进行了分析,表明算法的有效性。     

基于声波探测的海底管道非掩埋状态检测方法

基于声波探测技术,提出一种对海底管道非掩埋状态进行联合检测的方法,以山东胜利油田某海底输油管道为对象,设计一种双声纳探头多波束测深系统,并联合侧扫声纳系统,通过对系统参数进行分析、优化,从而实现对海底管道非掩埋状态的高效精确检测。分析检测结果表明:基于双声纳探头多波束系统的海底管道检测可获得高密度的点云数据,显著提高了管道检测数据的稳定性及可靠性;侧扫声纳系统的良好检测效果有赖于其声波掠射角的最佳取值;参数优化后的联合检测系统的检测效率得到显著提高,能够精确判断出管道的实际状态。     

侧扫声纳目标自动探测研究

为了解决水声图像因受到噪声、多途、混响的影响,使水声图像特征难以提取的问题,针对海底目标的识别,通过对图像处理算法的研究以及大量的实验分析,给出了侧扫声纳图像目标自动识别的有效方法.其中包括图像的增强、二值化、二值开闭操作、特征提取、特征计算及目标识别等内容.通过对面积特征的提取和计算实现了对水下目标的自动探测.     

多波束水柱影像中三维羽流数据提取方法研究

海底气泡羽状流被公认为指示海底存在天然气水合物的有效标志之一,因此实现对海底气泡羽状流的高效探测和准确分析,具有重大的战略意义。利用羽流气泡与海水声阻抗存在差异的特性,发现并提取了多波束声呐图像中水柱影像上的声学耀斑,为海底羽流探测提供了新的思路。结合最短距离和中值滤波对含有羽流耀斑的水柱影像进行处理,从而实现羽流目标反向散射强度与背景环境噪声分离,同时采用走航式观测的方法获得测区的三维数据,通过研究羽状流声反射回波强度阈值,设计一种基于3D搜索单元的羽流气泡三维滤波器,实现了墨西哥湾三维羽流数据的提取。     

海底声纳图像的判读方法研究

侧扫声纳在海洋测绘中已得到广泛应用，声纳图像判读便成为突出重要的问题，海底地貌声纳图像的特点决定了判读人员既要有广泛的理论知识．又要有一定的实践经验积累。本文从侧扫声纳成像机理，海洋环境和海地地貌的特点出发，分析了声纳图像中各种目标现象的形成机理．各种干扰因素的作用和表现，总结了典型目标图像的特点，为声纳图像判读提供了理论依据和知识准备。     

多波束测量技术在海底管道探测中的应用

结合工程实例介绍了多波束测深仪系统在海底管道探测中的应用,并对多波束探测得到的地形地貌与海底管道状态综合分析评价,最后讨论了多波束系统在管线探测中现存的优势和未来解决问题的方法。     

侧扫声纳系统声图几何失真分析及其改正方法

针对侧扫声纳系统声图中的几何失真问题,通过拖鱼坐标系的七参数模型,分析了侧扫声纳系统拖鱼姿态、速度、升沉及声线弯曲对侧扫声纳声图造成的几何失真,建立了声图中拖鱼姿态改正、船速和升沉改正以及声线弯曲改正模型,并分析模型误差.研究结果表明:所用模型可有效改善声图的几何形变,模型误差小,对水下目标探测具有一定的理论和实践意义.     

水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法．首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度．实验结果表明：该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像．     

利用多波束水体成像数据进行管道气体泄漏检测

针对当今海底天然气输送管道泄漏事件频频发生的现象,以多波束测深声纳的水体成像数据作为数据来源,设计了一种针对海底天然气管道的泄漏检测方法。该方法主要结合旁瓣抑制和海底底部检测以提高气体泄漏检测的稳定性和可靠性,通过水体成像数据的预处理、形态学处理、最大熵分割及连通区域目标标记等处理流程,得到泄露气体的疑似目标区域。水体成像数据采用真实水池测试数据,通过检测结果可证明该方法能够有效提取泄漏气体的疑似区域,并为之后水体目标检测、识别奠定基础,具有较好的工程应用前景。     

Fuzzy ARTMAP neural network for seafloor classification from multibeam sonar data

This paper presents a seafloor classification method of multibeam sonar data, based on the use of Adaptive Resonance Theory （ART） neural networks. A general ART-based neural network, Fuzzy ARTMAP, has been proposed for seafloor classification of multibeam sonar data. An evolutionary strategy was used to generate new training samples near the cluster boundaries of the neural network, therefore the weights can be revised and refined by supervised learning. The proposed method resolves the training problem for Fuzzy ARTMAP neural networks, which are applied to seafloor classification of multibeam sonar data when there are less than adequate ground-troth samples. The results were synthetically analyzed in comparison with the standard Fuzzy ARTMAP network and a conventional Bayesian classifier. The conclusion can be drawn that Fuzzy ARTMAP neural networks combining with GA algorithms can be alternative powerful tools for seafloor classification of multibeam sonar data.     

声学探测技术在海底管道外检测中的应用

在海底管道的外检测过程中,为明确海底管道的真实赋存状态,常使用工程物探和潜水摸探对其进行调查,其中声学探测技术的应用最为广泛。本文以SONIC 2024多波束测深系统、SES 2000参量阵浅地层剖面系统、KLEIN 3000侧扫声呐系统为例,系统介绍传统声学探测技术在北部湾某单点系泊(SPM)海底输油管道外检测中的应用。在此基础上,结合扫描声呐、合成孔径声呐等声学探测技术,探讨各类声学探测技术的优劣性及适用条件,指出海管外检测技术的发展方向。多种声学探测技术的综合运用是准确评价海底管道状态的基础,海底管道外探测方案的选择应综合考虑海域条件、设备优缺点、作业载体、工作成本等因素。海管外检测技术向着设备集成化、检测精细化、识别智能化的方向发展。     

跨海通道工程勘察与监测新技术

 综述了目前应用在海底勘探、监测方面的高新技术及方法,探讨了其在跨海通道建设中应用的可行性。分析表明,合成孔径声纳系统、海底三维成像系统、浅地层剖面探测系统等新技术的应用,能够比目前常规的勘察及监测技术获取更全面、更准确的数据,效率更高,能够为跨海通道建设勘察、通道安全运行提供新的更全面准确的手段和方法。充分运用现代高新技术手段,可以准确全面地进行跨海通道工程的勘察和监测,及时发现风险,及时评估,及时制定防控措施,保证通道安全建设和运行。     

水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

水下爆炸--高功率宽频带的水声干扰源

该文介绍了通过实验获得的淡水中水下爆炸的一些水声学特性,包括爆炸声信号的功率谱和声压衰减特性。进行了用水下连续爆炸噪声干扰多频制、具有伪前置脉冲的声纳信号的试验室试验。实验表明,作为一种高功率、宽频带、无指向性的水声声源,水中爆炸可以在水声干扰方面发挥重要作用。     

多波束声纳数字测深与改正模型

建立了多波束系统数字测深与波束角效应改正模型。根据多波束系统工作原理,建立多波束系统数字水深测量模型,对其中波束角效应产生的测深影响进行改正,进而模拟测量了海底地图,并以实际海底水深数据进行检验。结果表明,该模型比较符合理论分析及实际情况,测深改正效果明显。     

基于Curvelet变换水下声纳图像去噪研究

为了更好地消除水下声纳图像噪声及保持图像边缘效果，提出将Curvelet变换方法应用在水下图像去噪技术中．该处理方法克服了Ridgelet去噪只对直线边缘敏感的缺点，并对图像中存在的曲线特征起到了很好的边缘保持效果，并在实验输出数据比较中获得较好效果．     

卷积混合信号频域盲分离技术研究

阵列声纳观测的舰船辐射噪声信号是由多目标源、海洋环境噪声等经多途卷积混叠形成,为提高被动声纳的检测能力、有效分离多目标信号与环境噪声,提出一种新的信号盲分离方法,利用滑窗短时傅里叶变换将时域信号卷积混合形式转换到频域瞬态混合形式,针对每个频率点利用非平稳水声信号的多拍交叉相关序列,建立频域适用盲分离算法,估计分离网络矩阵,分离恢复多源信号,研究了多源多途水声信号盲分离技术,用仿真信号和水池实验实录信号进行频域盲分离算法检验,结果表明信号分离效果较好。     

海水层静校正的综合解决方案研究

大面积的海上三维地震勘探经常需要数月的采集周期,采集期间的海水层潮汐现象及物性变化会产生诸如潮汐校正和冷水校正等严重的静校正问题。现论述了一种综合的水层静校正方法来解决上述问题。该方法是通过在CDP道集上拾取水底、反演水底时间求取水速、水底倾角和方位角,根据拾取的水底时间和测算的水速度求取并应用冷水校正,然后用求取的零偏移距到达时间与参考时间的差值计算并应用潮汐校正。该方法在某深水区三维地震资料的应用上取得了明显的效果。