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剖析多波束图像声纳利用的技术和处理能力

更新时间:2023-02-07   点击次数:303次
  多波束图像声纳是新一代的成像声纳,该产品设计被用来进行多种水下作业应用。该声纳体积在所有同类声纳中的体积为小巧非常适合安装在几乎所有的微型水下机器人上,其坚固的结构设计使其同时何以满足大型机器人和海底基础构造物上进行使用。是一种使用声学手段对水下的环境进行探测的设备,使用它可以得到远距离的水下环境成像结果。其利用了数字波束形成技术在一定空间范围上形成了数以百计的极窄单波束同时接收来自不同方向的反射声波得到了一张二维的声学图像,每个单波束的成像结果相当于是对当前空间的一个切面的成像结果。
  利用了数字成像技术,在海底探测范围内形成距离一方位二维声图像,具有很高的系统稳定性和很强的信号处理能力。但是由于数字成像系统数据运算量大、需要实时成像等特点,对处理器性能要求很高。随着适用于并行处理的现场可编程门阵列器件的快速发展,采用大规模FPGA为核心处理器的图像声纳,在提高了整体性能的同时,其系统结构也更加简单。
  多波束图像声纳图像受到设备、海洋环境、检测条件等影响,具有以下特点:
  (1)图像数据动态宋集:船在航行过程中进行波束的发射和接收,丈时记录采集到的数据;
  (2)图像数据量庞大:图像数据量取决于测区海水的深度和测船的航行速度,多波束系统每次可获得多达4096个成像数据;
  (3)图像分辨率较低:多波束图像的分辨率主要取决于格网化的情况,由于海底测范围大一个像索一般以米为数量级;
  (4)图像处理难度大:由于回波信号受到海洋环境桌声、声波的散射和混响、声能传播损失、海底地形等多方面因索的影响,因此提取的多波束图像质量和精确度受到很大影响,为后绪的应用带来一定难度。