侧扫声纳
侧扫声呐原理
侧扫声呐原理
侧扫声呐是一种水下探测设备，采用声波传播原理进行测量和成像。
其原理如下：
1. 发射声波：侧扫声呐通过一个或多个发射器发射高频声波信号（一般在10 kHz至500 kHz之间），这些声波信号以脉冲
的形式发送。
2. 声波传播：发射的声波在水中传播，当遇到不同介质的边界（如水底或物体）时，会发生折射、反射和散射。
这些声波经过多次反射和散射后，最终会返回到探测器。
3. 接收回波信号：探测器上的接收器会接收到回波信号，这些信号是由发射的声波在水中传播和反射后返回的。
回波信号包含有关水下地形、物体或障碍物的信息。
4. 信号处理和成像：探测器将接收到的回波信号进行信号处理，通过分析回波信号的幅度、时间和频率等特征，可以确定水下物体的位置、形状和纹理等信息。
这些信息可以被用来生成以声波传播路径为基础的水下地形或物体的成像图像，从而实现水下探测和勘测的目的。
总的来说，侧扫声呐通过发射和接收声波来实现对水下环境的探测和成像。
通过分析声波的传播特征和回波信号，可以获取水下的地形、物体或障碍物等信息，并生成相应的成像图像。
多波束测深与测扫声呐的比较
多波束测深与测扫声呐的比较：（1）侧扫声纳是目前常用的海底目标(如沉船、水雷、管线等)探测工具,在测深领域,多波束以全覆盖和高效率证明了它的优越性。
由于多波束具有很高的分辨率,目前在工程上已经开始应用多波束进行海底目标物的探测。
（2）多波束的最大优点在于定位精度高,但其适用范围不如侧扫声纳广泛,尤其受到水深和波束角的限制,多波束和侧扫声纳在探测海底目标时具有很好的互补性,同时应用可以提高目标解译的准确性。
（3）侧扫声纳能直观地提供海底形态的声成像,但这种声像只能由目标影子长度等参数估计目标的高度,所以对数据解译人员的要求很高。
多波束测深系统主要用于进行水下地形测量。
（4）探测目标机制的差异：多波束是一种测深工具而并非成像系统,无法直接在记录纸上进行打印,必须先构建数字地形模型(digitalterrainmode,lDT M)，再根据DTM构建地貌影像图，从而能够反映细微的地形起伏所导致的坡度和坡向变化;此外,多波束的中央波束探测效好，边缘波束效果差;多波束采用三维可视化的方法进行目标判断,在3DGIS系统中可以直接提取目标物的平面位置和高度,还能够从不同的角度进行观察,便于掌握目标物的形状特征。
但是,除非我们在进行测深的同时采集反向散射强度信息,否则我们无法得到与目标物的底质类型相关的信息,因此,多波束比较适合于沉船或者管线等容易根据形状进行判断的目标。
现在的侧扫声纳技术有两个缺点,首先它的横向分辨率取决于声纳阵的水平角宽,分辨率随距离的增加而线性增大,其次它给不出海底的准确深度。
当前只有两种声纳可做海底三维成像,即等深线成像和反向散射声成像,前一种是多波束测深声纳(如Multi-beamSonarSystem),后一种是测深侧扫声纳。
总体说来,前者适宜于安装在船上做大面积测量,后者适宜于安装在各类水下载体上,包括拖体、水下机器人(AUV)、遥控潜水器(ROV)和载人潜水器(HUV),进行细致的测量。
侧扫声呐的工作范围
侧扫声呐的工作范围
侧扫声呐是一种用于海洋探测和测绘的设备，它的工作范围可以从多个角度来解释。
首先，从技术角度来看，侧扫声呐的工作范围取决于其发射功率、接收灵敏度和传感器的性能。
一般来说，侧扫声呐可以在水下探测几百米到数千米的范围内进行测绘，具体的工作范围取决于设备的规格和型号。
其次，从应用角度来看，侧扫声呐通常用于海洋地质勘探、海底地形测绘、水下遗迹发现等领域。
在海洋地质勘探中，侧扫声呐可以扫描大范围的海底地形，帮助科研人员理解海底地质特征；在水下考古领域，侧扫声呐可以帮助寻找沉船、水下遗迹等目标，因此其工作范围也涵盖了水下文物的探测和保护。
此外，从环境角度来看，侧扫声呐的工作范围还受到海洋环境的影响。
例如，海水的盐度、温度、悬浮物含量等因素都会对声波在水中的传播产生影响，从而影响侧扫声呐的工作范围。
综上所述，侧扫声呐的工作范围是一个综合性的概念，包括了
技术性能、应用领域和海洋环境等多个方面的因素。
通过综合考虑这些因素，可以更全面地理解侧扫声呐的工作范围。
侧扫声纳系统简介
目录
1
什么是侧扫声纳
2
KONGSBERG PulSAR
3
侧扫声纳行业
4
侧扫声呐应用&客户
1
什么是侧扫声纳
工作原理
侧扫声纳是由 side scan sonar一 词意译而来,利用回声测深原理探测海底 地貌和水下物体的设备，又称旁侧声呐 或海底地貌仪。
声呐向水中发射声波，通过接收水 下物体反射回波发现目标，并测量其参 量。目标距离可通过发射脉冲和回波到 达时间差估计。
工作原理示意图
左、右两条换能器具有扇形指向 性。垂直平面内开角为ΘV，水平面 内开角为ΘH。当换能器发射声脉冲 时，可在换能器左右侧照射一窄梯形 海底，如图左侧为梯形ABCD。声波 以球面波方式向远方传播，碰到海底 后反射波或反向散射波沿原路线返回 到换能器，距离近的回波先到达换能 器，距离远的回波后到达换能器，一 般情况下，正下方海底的回波先返回 ，倾斜方向的回波后到达。
KLEINቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级代理 GEOACOUSTISC一级代理
4
侧扫声呐应用&客户
侧扫声纳的应用
☆目标定位 ☆海底特征的确定 ☆石油工业应用 ☆疏浚 ☆扫雷 ☆环境应用 ☆渔业
侧扫声纳的用户 1 救捞局
• 交通运输部各地方救助局 • 交通运输部各地方打捞局
2
3 海事局及航道局
• 交通运输部下属三大海事局
PulSAR – 优势
变频 自带采集软件 小巧轻便
裸露的电力电缆： 600 kHz – 50 m 量程
沙波和石头
3
侧扫声纳市场分析
侧扫市场
国内侧扫各品牌代理商
代理商
劳雷 上海地海 北京赛迪 无锡海鹰加科
侧扫声呐测量技术要求
侧扫声呐测量技术要求侧扫声呐是一种常用于测量水深和海底地形的技术。
它通过发射声波并记录被回波所反弹回来的时间和强度，可以构建出水下的三维地形图。
在进行侧扫声呐测量时，有一些技术要求需要注意，下面将详细介绍。
首先，侧扫声呐测量需要选择合适的设备。
声呐设备应具备高精度和高分辨率的特点，以便准确地捕捉水下的细节信息。
同时，设备的频率和功率也需根据实际需要进行选择。
高频率的声呐适用于较浅的水域和海底地形复杂的区域，而低频率的声呐则适用于较深的水域和海底地形简单的区域。
其次，侧扫声呐测量需要进行准确的航迹规划。
在进行声呐测量时，需确定合适的航迹，以便覆盖需要测量的区域，并确保测量数据的完整和准确性。
航迹规划要考虑到水深、海底地形和测量目的等因素，能够尽可能地横向覆盖整个测量区域，并保持一定的重叠度，以便在数据处理时进行质量控制和验证。
此外，侧扫声呐测量还需要考虑环境因素的影响。
声波传播受水温、盐度、水流等环境因素的影响，因此在测量过程中需要注意对这些因素进行测量和记录。
在数据处理时，还需要对这些环境因素进行校正，以减小其对测量结果的影响。
在进行侧扫声呐测量时，还应注意数据的采集和处理。
采集数据需要保证声呐设备的稳定和准确性，同时要注意数据的时序信息和纵深信息的捕捉。
在数据处理时，需要对原始数据进行滤波、插值和重采样等预处理操作，以提高数据质量和减小噪声干扰。
同时，还需要对数据进行校正，包括校正水深、校正航速、校正航向等，以获得准确的测量结果。
最后，在进行侧扫声呐测量时，还需遵守相关的法规和标准。
根据不同的国家和地区，可能存在不同的法规和标准，包括声呐使用的频率范围、功率限制、测量速度和测量精度等。
在进行测量之前，需要对相关法规和标准进行了解，并遵守其要求，以保证测量的合法性和可靠性。
综上所述，侧扫声呐测量技术要求包括选择合适的设备、进行准确的航迹规划、考虑环境因素的影响、注意数据的采集和处理，以及遵守相关法规和标准。
侧扫声纳
侧扫声纳技术。
侧扫声纳技术起源于20 世纪50 年代末,现在已成为广泛应用的海底成像技术。
自60 年代英国海洋研究所推出第一个实用型侧扫声纳系统以来,各种类型的侧扫声纳系统(魏建江等, 1997 ; Flemming , 1982 ; Asplin et al. , 1998 ; Klein , 1985 ; Reedl et al. , 1989) 纷纷问世。
侧扫声纳技术运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态,侧扫声呐技术能直观地提供海底形态的声成像,在海底测绘、海底地质勘测、海底工程施工、海底障碍物和沉积物的探测,以及海底矿产勘测等方面得到广泛应用。
根据声学探头安装位置的不同,侧扫声纳可以分为船载和拖体两类。
船载型声学换能器安装在船体的两侧,该类侧扫声纳工作频率一般较低(10 kHz 以下),扫幅较宽。
探头安装在拖体内的侧扫声纳系统根据拖体距海底的高度还可分为两种:离海面较近的高位拖曳型和离海底较近的深拖型。
高位拖曳型侧扫系统的拖体在水下100 m 左右拖曳,能够提供侧扫图像和测深数据,航速较快(8 kn) 。
多数拖体式侧扫声呐系统为深拖型,拖体距离海底仅有数十米,位置较低,航速较低,但获取的侧扫声纳图像质量较高,侧扫图像甚至可分辨出十几厘米的管线和体积很小的油桶等,最近有些深拖型侧扫声纳系统也开始具备高航速的作业能力,10 kn 航速下依然能获得高清晰度的海底侧扫图像。
现在的侧扫声纳技术有两个缺点,首先它的横向分辨率取决于声纳阵的水平角宽,分辨率随距离的增加而线性增大,其次它给不出海底的准确深度。
当前只有两种声纳可做海底三维成像,即等深线成像和反向散射声成像,前一种是多波束测深声纳(如Multi -beam Sonar System) ,后一种是测深侧扫声纳。
总体说来,前者适宜于安装在船上做大面积测量,后者适宜于安装在各类水下载体上,包括拖体、水下机器人(AUV) 、遥控潜水器( ROV ) 和载人潜水器(HUV) ,进行细致的测量。
侧扫声呐测量技术要求
侧扫声呐测量技术要求
侧扫声呐测量技术需要满足以下要求：
1. 高精度：侧扫声呐需要能够提供高精度的测量结果，测量误差应小于一定范围，以满足不同应用的精度要求。
2. 高分辨率：侧扫声呐需要能够提供高分辨率的海底地形信息，以便对复杂的海底地形进行精确地定位和识别。
3. 可靠性：侧扫声呐需要具备高度可靠性，能够在恶劣海况下正常工作，而且需要能够顺利完成长时间的海洋测量任务。
4. 实时性：侧扫声呐需要具备较高的实时性，能够实时反馈海底地形信息，在实时监测、海底勘探和紧急救援等领域有重要应用。
5. 灵敏度：侧扫声呐需要具备高灵敏度，能够检测到低反射率的海底物体，如浅海地形、障碍物等。
6. 易于安装和操作：侧扫声呐需要具备方便安装和操作的特点，以便在各种环境条件下快速启动和使用。
侧扫声呐工作方案
侧扫声呐工作方案一、工作目标。
咱们这次用侧扫声呐，主要就是想把水下的那些个情况摸个透。
不管是找沉船宝藏（要是有的话就发啦），还是查看水底地形有没有啥危险的坑洼或者奇怪的东西，都得给它整明白喽。
二、前期准备。
# （一）设备检查。
1. 首先得把侧扫声呐那套设备从里到外好好检查一遍。
看看那些电线有没有破皮的地方，就像检查宠物有没有受伤一样仔细。
接头啥的也得看看是不是接得牢牢的，要是在水里工作的时候突然掉链子，那就抓瞎了。
2. 传感器是侧扫声呐的眼睛，得擦得干干净净的，可不能让泥巴或者脏东西糊住了，不然就像人戴着脏兮兮的眼镜看东西，啥都模糊不清。
# （二）船只准备。
1. 如果是在船上用侧扫声呐，那船也得收拾妥当。
确保船的动力系统没啥毛病，别到时候在水里趴窝了。
2. 船的定位系统也要校准好，这就好比给船装了个精确的指南针，这样才能知道侧扫声呐扫到的地方准确位置在哪。
# （三）人员安排。
1. 得找个技术熟练的操作员来摆弄侧扫声呐设备，就像找个大厨来炒菜一样，没那技术可不行。
这个操作员得对设备的各种功能和操作流程了如指掌，按个按钮都得麻溜准确。
2. 再安排个助手，助手的任务就是给操作员打下手。
比如帮忙递个工具啦，记录一下数据啦，就像舞台上的配角，虽然不是主角，但也非常重要。
三、工作流程。
# （一）测线规划。
1. 在开始扫描之前，得像画地图一样规划好测线。
根据要探测的区域大小和形状，合理地安排测线的走向。
就好比咱们扫地的时候，要规划好从哪开始扫，怎么扫才能把整个屋子都扫干净一样。
要是测线规划得乱七八糟，那肯定会有地方没扫到，水下的情况也就看不全乎了。
2. 测线之间的间距也得好好考虑。
如果间距太大，可能会漏掉一些小的目标；间距太小呢，又会浪费时间和资源。
这就需要根据探测目标的大小和重要性来权衡了，就像买东西要考虑性价比一样。
# （二）设备安装与调试。
1. 按照设备的安装说明，把侧扫声呐稳稳地安装在船上或者其他合适的平台上。
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侧扫声纳技术。
侧扫声纳技术起源于20 世纪50 年代末,现在已成为广泛应用的海底成像技术。
自60 年代英国海洋研究所推出第一个实用型侧扫声纳系统以来,各种类型的侧扫声纳系统(魏建江等, 1997 ; Flemming , 1982 ; Asplin et al. , 1998 ; Klein , 1985 ; Reedl et al. , 1989) 纷纷问世。
侧扫声纳技术运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态,侧扫声呐技术能直观地提供海底形态的声成像,在海底测绘、海底地质勘测、海底工程施工、海底障碍物和沉积物的探测,以及海底矿产勘测等方面得到广泛应用。
根据声学探头安装位置的不同,侧扫声纳可以分为船载和拖体两类。
船载型声学换能器安装在船体的两侧,该类侧扫声纳工作频率一般较低(10 kHz 以下),扫幅较宽。
探头安装在拖体内的侧扫声纳系统根据拖体距海底的高度还可分为两种:离海面较近的高位拖曳型和离海底较近的深拖型。
高位拖曳型侧扫系统的拖体在水下100 m 左右拖曳,能够提供侧扫图像和测深数据,航速较快(8 kn) 。
多数拖体式侧扫声呐系统为深拖型,拖体距离海底仅有数十米,位置较低,航速较低,但获取的侧扫声纳图像质量较高,侧扫图像甚至可分辨出十几厘米的管线和体积很小的油桶等,最近有些深拖型侧扫声纳系统也开始具备高航速的作业能力,10 kn 航速下依然能获得高清晰度的海底侧扫图像。
现在的侧扫声纳技术有两个缺点,首先它的横向分辨率取决于声纳阵的水平角宽,分辨率随距离的增加而线性增大,其次它给不出海底的准确深度。
当前只有两种声纳可做海底三维成像,即等深线成像和反向散射声成像,前一种是多波束测深声纳(如Multi -beam Sonar System) ,后一种是测深侧扫声纳。
总体说来,前者适宜于安装在船上做大面积测量,后者适宜于安装在各类水下载体上,包括拖体、水下机器人(AUV) 、遥控潜水器( ROV ) 和载人潜水器(HUV) ,进行细致的测量。
侧扫声成像技术是一种重要的声成像技术。
声纳线阵向左右两侧发射扇型波束,在水平面内波束角宽比较窄,一般1～2°,垂直平面内的波束角宽比较宽, 一般为40 ～60°。
海底反向散射信号依时间的先后被声纳阵接收。
有目标时信号较强,目标后面声波难以到达, 产生影区。
声纳阵随水下载体不断前进,在前进过程中声纳不断发射,不断接收,记录逐行排列,构成声像,这就是目前在海底探测中广泛使用的侧扫声纳的声成像,称为二维声成像,它给不出海底的高度。
这种声像只能由目标影子长度等参数估计目标的高度,精度不高。
在水下载体每侧布设两个以上的平行线阵,估计平行线阵间的相位差以获得海底的高度,称之为海底的三维声成像。
一般的三维声成像是以付氏变换为基础的,它的分辨率比较低,不能区分从不同方向同时到达的回波。
测深侧扫声纳技术经历了三个发展阶段,第一阶段的技术为声干涉技术,它的分辨率低;第二阶段的技术为差动相位技术,它的分辨率高,但只能同时测量一个目标,因此不能测量复杂的海底,不能在出现多途信号的情况下工作;第三阶段的技术即为高分辨率三维声成像技术,应用子空间拟合法,它的分辨率高,能同时测量多个目标,可以在复杂的海底和多途信号严重的情况下工作,并能同时获得信号的幅度和相位。
侧扫声纳技术进一步发展的方向有两个,一个是发展测深侧扫声纳技术,它可以在获得海底形态的同时获得海底的深度;另一个是发展合成孔径声纳技术,它的横向分辨率理论上等于声纳阵物理长度的一半,不随距离的增加而增大。