图3-10 二维声呐扫描示例
第四章 三维成像声纳的选择
声纳的选择主要参考声纳的类型、价格以及以下五个参数:深度级别、频率、重量、扫描扇区、通讯接口以及性能。
类型
二维避障声纳:这种声纳能够实现避障、搜索目标以及目标确认的功能。
三维成像声纳:这种声纳在目标物与声纳相对静止的条件下扫描到清晰的图像,这种声纳一般运用在码头、船坞、桥墩等的检测中,将这种声纳装在支架上放到河床上或者浅海海床上,在与目标物相对静止的条件下拍摄到扫描范围内的情况。简单地说,这种声纳在零能见度条件下发挥了相机的作用,但与相机有两点不同:
相机拍摄不到障碍物后面的情况,但是三维成像声纳能够现实障碍物后面的情况。
相机拍摄的结果是既定的,即照片中的内容已经定格了,但是三维成像声纳扫描得到得图形能够随意翻转,能够从另外的角度讲目标物显示在终端显示屏上。
三维实时成像声纳:这种声纳能够在目标物与声纳相对运动运动的情况下实时地将声纳扫描得到的数据以图像的形式展现在终端显示器上。如ROV在检查海管时,ROV可以沿着管线前进,ROV可以扫描到声纳 ;这种声纳能够扫描到水中游动的鱼。简单地说,这种声纳在零能见度条件下能够想摄像机一样拍摄到扫描范围内的情况,但与摄像机也有两点不同:
摄相机拍摄不到障碍物后面的情况,但是三维成像声纳能现实障碍物后面的情况。
摄相机拍摄的结果是既定的,即照片中的内容已经定格了,但是三维成像声纳扫描得到得图形能够随意翻转,能够从另外的角度讲目标物显示在终端显示屏上。
频率
声纳的频率越高、波束越窄成像的清晰度就越高,但是对光纤和光端机的要求也就越高,ROV命令、反馈信号、图像等信号的传输是通过单模光纤传播的,单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离,在100Mbps的以太网,单模光纤都可支持超过5000m的传输距离,载波频率越大,同一根光纤能够传输的数据量越大,所以三维成像声纳的应用一般不会影响到其它信号的传输。Quantum13、Quantum14、Quantum18、Quantum19铠甲缆中有六根光纤,Quantum13、Quantum14滑环中光滑环只允许两根光纤,Quantum18、Quantum19滑环中光滑环只允许三根光纤,并且一根是TMS的光缆,所以四套设备用于ROV通讯的光纤各只有两根,其中一根是备用光纤。声纳图像信息的容量过大,单根光纤无法传输时有两种方法可以解决:
如果光端机可以同时对两根光纤编码,可以启用另一根光纤,一根光纤只传输声纳的信号,另一根传输其他信号。
如果光端机在同一时刻只能编码一根光纤上的数据,可以应用光纤收
发器对另一根光纤收发信号。
重量
下表中提供的重量参数中,Gemini 720i、Gemini 720id、Eclipse、Seaking DFS都是声纳自身的重量 ,BV5000系列的两款声纳的重量包括云台的重量。Quantum13、Quantum14、Quantum18、Quantum19都是功率为150马力的工作级ROV,所以下表中重量等级的几款声纳是可以应用的。
扫描扇区
根据ROV工作的需求来选用相应扫描扇区的声纳。 第三章介绍的六款声纳的参数对比:
Gemini 720i 类型 三维实时成像声纳 深度级别 频率 720KHz 720KHz 240KHz 1.35MHz 2.25MHz 10K800KHz 重量(空气中) 扫描扇区 接口 120°×20° 10100Ba120°×20° 100Base 120°×45°; 120°×1.5° 120°×20° 10100 120°×20° 360°×45° 10100 3.9Kg 7.96Kg 19Kg 21.7Kg 19.1Kg 2Kg 300m Gemini 720id 三维实时成像声纳 4000m 2500m 300m 300m 4000m 三维成像声纳 三维实时成像声纳 三维实时成像声纳 Eclipse Seaking DFS 二维避障声纳 100Base T 10100
se T;VSDL T Base-T Base-T Base-T 第五章 结论和展望
目前二维声纳在声纳的应用领域中还占据有很大的比例,但由于三维成像声纳的优秀品质,三维成像声纳将逐渐占领这一领域。水下环境有广泛的应用领域,舰船导航、海洋勘探、游戏娱乐都离不开声纳。近年来海洋声学和声纳技术快速发展,全球定位系统和计算机技术飞速发展,以及三维可视化技术日益完善是声纳的发展又奠定了一个有力的基础。相信在各项相关技术日趋成熟的条件下,声纳技术将迎接另一个里程碑。