侧扫声纳

摘要： 海底电缆冲刷监测对海上风电的运行维护具有重要意义,传统的海缆探测声纳存在调查手段单一、特征表达片面、检测效率较低等问题。采用同时集成测深模块和侧扫模块的SeaBat T50-P多波束系统,通过对两类声纳数据进行解译识别和相互印证,提高海缆状态判别的准确性。结合福清兴化湾海上风电场二期项目海缆冲淤监测工程实例,该调查技术能够直接反映海底电缆的三维空间形态,从而确定非掩埋海缆的裸露长度和悬空高度。水下探摸结果验证了本方法实施的有效性,非掩埋海缆探测的精度和效率得到显著提高。

摘要： 侧扫声纳是水下应急扫测的重要手段,水下目标识别是其中的关键技术,基于深度学习的智能识别技术现阶段因缺少大量样本效果不佳。基于侧扫声纳成像机理,针对拖鱼定位不准、船速不均匀和转向、声纳收发机制造成图像畸变问题,以集装箱为对象,提出一种基于弹性形变的样本扩增方法和目标识别方法。利用集装箱成像机理及畸变特点,首先对集装箱图像进行仿射变换;然后对该图像使用弹性变换(Elastic Distortions),随机调整形变控制参数生成指定数量的目标图像,完成样本扩增;在此基础上构建神经网络模型,实现侧扫声纳图像中的集装箱识别。试验表明,应用简单的弹性变换方法有效地扩增了样本,增强了神经网络的泛化能力,智能识别模型的查准率和查全率都提高了16%以上。

摘要： 海面线是影响侧扫声纳图像海底线跟踪和海底目标检测识别的重要因素,识别并处理海面线是侧扫声纳图像处理的主要内容。考虑到海面风浪影响及拖鱼姿态变化,提出了一种基于移动最小二乘法的侧扫声纳海面线拟合提取方法。首先根据侧扫声纳Ping回波强度的分布特征,利用迭代收敛算法得到海面线概略拟合结果;然后利用移动最小二乘法实现海面线的精确拟合;最后依据得到的海面线,抑制海面线强度,以实现消除海面线。实验结果表明:本文所述方法精度高、误差小、拟合效果佳,能很好地消除海面线。

摘要： 为构建适合不同测量平台搭载以及满足不同任务需求的高效侧扫声纳图像目标检测网络,将高性能轻量级目标识别网络PP-LCNet引入YOLOv5目标检测框架,并通过调整网络卷积层的通道数,构建了8种不同大小的高性能水下目标检测网络模型。以水下沉船目标为例进行了目标检测试验,结果表明,当网络主干改进为PP-LCNet-1.5x和PP-LCNet-2.0x时,检测精度(mAP)可分别达0.845和0.849,较原始YOLOv5s分别提升了0.024和0.028,同时参数量更少,能够满足普通硬件上的实时目标检测需求。

摘要： 随着海洋经济的迅速发展,海域使用开发研究也日益频繁和深入。而多波束与侧扫声纳是一种重要且有效的海底探测工具,在海洋工程领域得到了广泛应用。然而,由于其自身特点以及海洋环境的复杂性等因素的影响,多源数据融合技术一直以来都受到国内外学者们广泛关注并不断进行着探索和实践,取得了一定成果,但仍然存在一些问题需要解决,如多源信号的配准精度不高、目标检测性能不佳、数据处理效率低下等等,因此有必要对这些问题进行进一步研究以进一步提高海上调查工作效率。

摘要： 针对传统侧扫声纳图像沉船目标识别精度低的问题,引入深度学习,提出了一种改进的You Only Look Once X(YOLOX)目标检测方法。首先对收集的侧扫声纳沉船图像进行预处理,根据实测过程拖鱼的姿态、仪器设备不同等造成的成像差异进行数据增强与扩充,并构建数据集;其次以YOLOX为基础网络,根据侧扫声纳图像缺少丰富特征信息的问题,对网络进行改进,在网络的Spatial pyramid pooling(SPP)结构引入Softpool池化替换原来的池化,提取更多的细节特征信息;最后对改进前后的网络模型进行精度评估,验证改进网络的可行性。实验结果表明,改进后的网络在平均精确率均值(mAP)等精度评定指标中相较于原网络都有着显著提升,识别效果更好。该研究可为侧扫声纳探测中实时目标物检测提供研究基础。

摘要： 为进一步降低侧扫声纳回波信号中非高斯分布的乘性噪声,获取更佳效果的侧扫声纳图像,提出了一种利用小波和NLM(nonlocal means)滤波的组合降噪方法.首先采用同态变换将侧扫声纳回波ping信号中的乘性噪声转换为加性噪声,然后利用小波阈值和NLM滤波对侧扫声纳每ping回波数据实施降噪处理,最后经过小波反变换和指数变换获取降噪后信号和图像.仿真实验和实测数据验证结果表明,该方法适用于侧扫声纳回波信号处理,可以获取较好的图像降噪效果.

摘要： 成像机理的限制以及海洋中存在的丰富噪声源,导致侧扫声纳图像出现噪声污染严重、目标和背景区域灰度值对比度低以及边缘呈现强度较弱等情况.针对上述问题,提出一种侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换(NSCT)域分区增强方法.对于声纳图像低频部分,使用非线性函数增强方法,提升低频图像对比度;对于声纳图像高频部分,通过分析声纳高频图像在NSCT域上同一尺度不同方向子带系数最大值与最小值差值的分布规律,进行噪声和纹理边缘的划分以及对应的处理.将所提方法与小波硬阈值增强方法、小波Shrinkage自适应阈值增强方法做实验对比,结果表明,该方法不仅可以较好地消除噪声,而且可以抑制琐碎纹理、提升弱边缘,侧扫声纳图像增强效果更加突出.

摘要： 侧扫声纳(SSS)是一种利用声波的水下传播特性完成水下探测的电子设备.因为侧扫声纳利用回波强度成像,所以不可避免地引入散斑噪声.本文针对散斑噪声,提出了基于自适应三维块匹配滤波(BM3D)的侧扫声纳图像散斑降噪方法.该算法首先对SSS图像进行幂变换和对数变换,采用小波变换估计整体图像噪声,同时用局部噪声估计结果更新BM3D算法的参数.然后本文算法比较全局估计和局部估计的结果,选择最合适的参数解决噪声分布不均匀的问题.实验结果表明,本文改进的BM3D算法能有效地降低SSS图像中的散斑噪声,获得良好的视觉效果.本文算法的等效视数至少提高了6.83％,散斑抑制指数低于传统方法,散斑抑制和平均保存指数至少减少了3.30％.该方法主要用于声纳图像降噪,对于超声、雷达或OCT图像等受散斑噪声污染的信号也有一定的实用价值.

摘要： 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.

摘要： 目前，西方主要发达国家在海底声学探测硬件制造和软件研发方面经验较多，比较成熟的产品也不少。我国在硬件制造方面已有多个国家项目和数亿元的资金支持，但软件系统方面相对成熟的产品较少。我公司研发的新一代侧扫声纳数据处理系统具备完全的自主知识产权，可通过对二维矩阵进行矢量计算，实现瀑布图的无极缩放、平移、拖动等操作；在瀑布图回放模式中，采用两幅图片滚动显示，加快了处理速度；抛弃传统的镶嵌图处理方法，创新采用了精密镶嵌技术，对测线重叠部分进行融合处理，得出最精密的地貌影像；采用多种探测方法融合技术，并支持数据精细打印和重采样等。

摘要： 侧扫声纳图像经地理编码处理后,生成的图像上有很多的裂缝.为了消除裂缝,本文首先分析了裂缝产生的原因,然后采用滑动平均法和样条插值对航迹数据进行处理,并通过实例验证,本文方法可以很好地消除图像裂缝.

摘要： 侧扫声纳是海洋调查中重要设备,复杂多变的海洋环境影响了声图的判读.本文探讨了通过伪彩色增强来提高声图的显示效果,介绍了实现的原理和方法,并通过实例对比了伪彩色图像与传统灰度图像,说明了伪彩色增强的有效性.

摘要： 高分辨率测深侧扫声纳(HRBSSS)系统是一种用于获取海底微地形地貌的声学探测设备.在简要介绍其工作原理和主要误差源的基础上,给出HRBSSS系统的数据处理与偏差校准方法,同时针对声纳自身与整个系统两方面确定了各自的测深精度评估方法.最后,以DTA-6000声学深拖系统上的HRBSSS系统为例,利用上述方法和外场实验数据对其测深精度进行了评估,获得了预期结果.

摘要： 针对侧扫声纳原始数据通用XTF存储格式展开研究,探讨数据结构并解析数据表征内容.利用VC++软件编程实现XTF格式的侧扫声纳数据提取,为我国自主研发侧扫声纳数据处理软件提供技术支撑.

摘要： 本文从侧扫声纳发展现状出发,对目前国内外侧扫声纳系统的主要技术指标及其关系进行了简要介绍,列举了侧扫声纳领域国内外主要的科研机构和商业机构,并对其产品和特点进行了简要概括.根据本文所提供的中、美、俄侧扫声纳的相关成果和产品，以及其他国际品牌和型号侧扫声纳的分析，认为在侧扫声纳领域国内和国外发展趋势将有如下特点：(1)频率分化：侧扫声纳的发展倾向于深度侧扫（甚低频）和精度侧扫（甚高频）两个发展方向。(2)发射换能器的形式不断创新：在原先拖曳体（主要用于低频浅剖）和船载式（主要用于高频侧扫）的基础上，交叉使用。将拖曳体用于精度侧扫，将船载式用于深度侧扫，并不断产生新的换能器封装形式，力求取得更大的侧扫面积和更高的分辨率。(3)专业性更强：产生专门针对不同海况和操作对象的侧扫声纳，如研发深海专用大功率侧扫声纳（功率>lOkw），专用于不同海底地形的特殊形式的侧扫声纳，便于运输的便携式声纳，便于远程操控的水下机器人声纳等。(4)在某一细节深入创新：比如在侧扫原理方面由单波束到多波束，在侧扫区域方面由单区域到多区域，并不断产生更多细节上的优化和创新。(5)综合性更强：目前美国的部分产品同时具备了侧扫和浅剖的双重用途，与专业性相对应，多用性也成为侧扫声纳领域的另一个重要的发展方向。rn 随着国家对海洋领域投入的增加和海洋经济的崛起，对于侧扫声纳的需求日益增强，体现出良好昀发展前景。我国侧扫声纳的发展应紧跟国际潮流，立足自身特点，在借鉴国外技术的同时走自主创新之路，并密切贴合国内需求，缩短转化周期，才能得到长足发展。

摘要： 多波束侧扫声纳采用了当前最先进的声学技术,使其不同于传统的单波束侧扫声纳,就工作效率和成像质量而言,这种多波束侧扫声纳的性能远远优于单波束侧扫声纳.而且,相比于近年来另一种多脉冲侧扫声纳技术,多波束侧扫声纳也具有明显的优势.本文讲在多波束侧扫声纳原理上做详尽的说明,并综合对比多波束与多脉冲侧扫声纳的技术差异,最终将展示L3公司Klein5000_V2型多波束侧扫声纳的声学图像.

摘要： 文章着重介绍侧扫声纳检测水下软体排铺设的原理及误差分析,结合实际工程进行分析验证.结果表明,侧扫声纳技术检测水下软体排铺设质量方法高效、准确度高,体现了新技术的优势.

摘要： 自上世纪60年代以来,海洋物探在海洋油气、矿产等资源勘探方面取得巨大成功.随着近年海洋工程建设的快速发展,海洋工程物探必将发挥重要作用.本文简单阐述海洋物探的发展历程及主要海洋工程物探方法,并简单介绍侧扫声纳、浅地层剖面、地震勘探及磁法勘探在江苏沿海多个海上风电场、温州某潮汐电站的应用情况.

摘要： 为提高应急搜寻能力,确保长江航道安全畅通,对现有水下电视、海洋磁力仪、侧扫声纳、多波束测深系统等搜寻技术、设备进行介绍,并结合长江航道水域特点,分析各类技术手段的优缺点及适用条件,认为在制订搜寻方案时，应综合考虑事件紧急程度，搜寻物体的属性、体积、掩埋情况，水域特点等，利用各类搜寻设备的优点，采用组合搜寻的方式。一般，采用侧扫声纳进行大范围扫测，寻找疑似点，再利用多波束测深系统对疑似点进行筛选排查，最终通过水下电视或海洋磁力仪进行确认。

摘要： 本发明提出一种侧扫声纳的姿态稳定方法，包括：步骤1)设置多基元传感器阵列，单独采集每一独立基元传感器的信号，对每一基元传感器采集的信号进行处理，得到与目标距离阵列的距离和目标入射角度有关的声纳信号的导向矢量；步骤2)根据声纳信号的导向矢量在声图坐标系内建立波束域信号模型；步骤3)当声纳载体姿态变化时，利用多基元传感器阵列，逐像素点聚焦完成测量点不变的扫描探测；确定测量点在所述坐标系的新坐标，将新坐标输入所述波束域信号模型，得到声图坐标系无失真的化成图。本发明的侧扫声纳的姿态稳定方法可以得到真正的无失真测量声图；能够抵抗恶劣的环境对测量声图的影响，可扩大侧扫声纳的适用范围。

摘要： 本发明公开了一种侧扫声纳回波信号的匹配方法及系统，所述方法包括：计算实时回波信号的入射角；根据入射角从预先建立的模板信号库中选取对应的模板信号，使之与回波信号之间达到最佳的匹配。本发明的方法在保持现有侧扫声纳距离分辨率不变的前提下，增加侧扫声纳远端信号的质量，可以有效地增加作用距离。

摘要： 多波束与侧扫声纳图像的多尺度迭代自适应配准方法，属于多波束与侧扫声纳数据融合研究领域。本发明主要针对目前多波束与侧扫声纳图像配准方法未顾及图像形变细节信息，存在局部纹理失真的问题，提出了结合小波变换、仿射变换和Demons配准算法的多尺度迭代自适应配准方法。利用小波变换提取侧扫声纳图像低频信息并重构图像，先后采用仿射变换和Demons算法将重构图像与多波束图像进行迭代自适应配准，获取配准变换模型，利用该模型对侧扫声纳原图像进行整体配准变换，获得多波束图像地理坐标约束的侧扫声纳图像。

摘要： 一种基于ZYNQ的侧扫声纳信号处理方法，包括以下步骤：1)在PL端利用FIFO存储器、自定义DMA读取数据模块、EMIO以及AXI_HP接口逻辑单元实现读取PS端外部DDR3共享内存里的AD原始采集数据；2)将步骤1)中的AD原始采集数据利用FIR IP核、Block RAM IP核、乘法器IP核以及CORDIC IP核进行数字正交解调、低通滤波降采样、匹配滤波处理；3)在PL端利用FIFO存储器、自定义DMA存储数据模块、PL‑PS中断以及AXI_HP接口的逻辑单元实现将步骤2)中的处理结果存储到PS端外部DDR3共享内存里。本发明可以有效的提高侧扫声纳信号处理的速度以及精度。

摘要： 本发明涉及一种便携式侧扫声纳换能器角度电动调节装置，包括电子舱，所述电子舱上套设有把手，电子舱的一端安装有连接结构，连接结构和电子舱之间安装有换能器结构，换能器结构和连接结构之间安装有电动调节装置，换能器结构和电子舱之间安装有角度传感器。本发明与现有技术相比的优点在于：解决便携式侧扫声纳换能器辐射面角度在水下无法自动调节的问题，实现换能器角度在水下的自动调整，可大大提升侧扫声纳的工作效率和定位精度。

摘要： 本发明公开了一种采用倾斜侧扫模式的声纳成像方法。倾斜侧扫声纳的湿端安装于平台（水下航行器或拖体）的艏部位置，由两组倾斜布置的高频换能器构成。随着平台前向运动，两组高频换能器同步发射正交脉冲，发射波束在声纳前下方水底形成交叉形扫描线，由这两组波束扫描线对声纳下方的区域进行扫测成像。在水底扫测作业时，倾斜侧扫声纳可以与常规侧扫声纳协同工作，在水底平面网格上实现图像综合，得到无盲区的扫测图像。本发明与多波束测深、前视声纳等其他测底方法比较，系统易于实现，成本低、图像综合方法简单，图像质量高、一致性好，可有效消除常规侧扫声纳底部的图像盲区。

摘要： 本实用新型公开了一种用于侧扫声纳侧拖辅助装置，包括两个基板，两个所述基板呈上下对称状设置，两个所述基板一侧相向一侧侧壁之间固定连接有连接板，所述连接板另一侧侧壁中心位置固定连接有滑杆，所述滑杆另一侧外侧壁滑动连接有滑块，所述滑块顶部固定安装有侧扫声纳本体，可进行侧扫声纳工作。本实用新型通过设置有良好的用于侧扫声纳侧拖辅助导向机构，即设置有侧扫声纳侧拖辅助导向滑杆，实际用于侧扫声纳侧拖辅助时的平稳性良好，且设置有良好的用于侧扫声纳侧拖辅助理线机构，实际用于侧扫声纳侧拖时，其连接线材可以进行良好的收纳整理。

摘要： 本实用新型是一种电动侧扫声纳舷侧支架，包括固定装置，固定装置转动连接在船舷上，固定装置上设有声纳安装支架和起吊装置，固定杆靠近旋转杆的一侧铰接有防挂网装置，声纳固定在防挂网装置上。本实用新型固定筒和固定柱转动连接，对声纳进行安装和拆卸时可以将声纳旋转到船的内侧，从而提高了工作人员工作的安全性；防挂网装置将易缠绕的阻碍物向下推移，直到易缠绕的阻碍物完全脱离声纳，解决了因易缠绕的阻碍物缠绕声纳导致声纳的测量结果不准和对仪器造成毁坏的问题。此外，声纳固定在推网板上，同时也通过一号钢丝绳固定在卷扬机上，可以减小声纳沉入海底的概率，增加了工作效率，降低了测量成本。

摘要： 本实用新型是一种可拆卸电动侧扫声纳舷侧支架，包括一对水平相对设置的连接钢槽，一对连接钢槽中的一个连接钢槽顶面与底板焊接，另一个连接钢槽与底板通过螺栓固定连接，活动支架靠近旋转支座的一端的后侧固接有箱体电动机的输出轴上安装有收线轴，机动钢丝绳经一号定滑轮和定位环后与声纳相连，自锁手动绞盘的收卷轴上缠绕有手动钢丝绳，手动钢丝绳经二号定滑轮与活动支架靠近旋转支架的一端连接。具有便携化、可拆卸、易安装的功能；达到省时、省力、保护人员和仪器设备的目的；充分利用船舶结构，有效解决自有船舶舷侧空间狭小、不易实现侧拖拖曳声呐拖鱼的难题；解决不影响船舶并靠和靠泊码头的问题；实现可左舷、右舷都可通用的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种船载侧扫声纳，包括支架和安装在支架上的声纳设备，其中声纳设备可以是多波束测深仪、声纳测深仪等海洋声纳设备。具体的，支架包括依次连接的固定架、转动架、衔接架和安装架，通过固定架固定连接在无人船的船身上；而所述转动架可沿水平轴上下摆动，所述衔接架可绕垂直轴左右摆动，使得支架可以多角度摆动，以实现支架安装在无人船上后，可在水平方向和纵向的多角度调整，以满足声纳设备所需要的安装位置。另一方面，本实用新型通过可转动调节的适配无人船的船身两侧或艉部的外形结构，一个支架即可满足大部分的无人船安装，不需要设计专有的安装支架，降低测绘成本，且本实用新型的支架结构简单，更为实用。