应用侧扫声呐的海底目标探测技术研究
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应用侧扫声呐的海底目标探测技术研究
作者：温志坚何志敏
来源：《科技创新导报》2017年第22期
摘要：本文基于笔者从事侧扫声呐应用的工作经验，以海底目标探测为研究对象，探讨
了侧扫声呐与多波束测深系统配合进行海底目标探测的相关思路何方法，并结合具体案例给出了探测流程和结果评价，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：侧扫声呐海底目标探测多波束测深
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0028-02
多波束测深系统以条带测量的方式，可以对海底进行100%的全覆盖测量，每个条带的覆盖宽度可以达到水深的数倍。应用这种高新技术，不仅可以获得高精度的水深地形数据，还可以同时获得类似侧扫声纳测量的海底声像图，为人们提供了直观的海底形态；侧扫声纳的出现为海底探测提供了完整的海底声学图像，用于获得海底形态，并对海底物质的纹理特征进行定性的描述。利用侧扫声纳和多波束测深系统能够探测海底地形、地貌、障碍物的特点，侧扫声纳和多波束测深系统在大陆架测量、港口疏浚、渔业捕捞、水利和生态监测、海底电缆探测、油气管道布设路径地形测绘以及轮船锚泊海区检测等方面均得到了广泛的应用，且取得了明显的效果，两者都是开发和利用海洋资源必需的仪器设备。在水深测量精度、定位精度、声像图分辨率等方面两者又各有独特的优点，如果将两者综合起来加以应用，可有效增强不同观测数据的互补性，提高工程质量。本文以EdgeTech 4200FS型侧扫声纳和SimradEM 1002型多波束测深系统为例来说明其在海洋目标探测中的综合应用。
1 侧扫声纳和多波束测深系统的特点
多波束测深系统与侧扫声纳都是实现海底全覆盖扫测的水声设备，都能够获得几倍于水深的覆盖范围。它们具有相似的工作原理，以一定的角度倾斜向海底发射声波脉冲，接收海底反向散射回波，从海底反向散射回波中提取所需要的海底几何信息。
由于接收波束形式的不同以及对所接收回波信号处理方式的不同，多波束测深仪通过接收波束形成技术能够实现空间精确定向，利用回波信号的某些特征参量进行回波时延检测以确定回波往返时间，从而确定斜距以获取精确的水深数据，绘制出海底地形图。侧扫声纳只是实现了波束空间的粗略定向，依照回波信号在海底反向散射时间的自然顺序检测并记录回波信号的幅度能量，仅仅显示海底目标的相对回波强度信息，获得海底地貌声像图。
1.1 高精度的水深和定位数据
多波束测深系统在处理接收的海底反向散射回波时，有着精密的空间定向，从回波信号时延处理上，有着准确的回波信号时延检测，因此多波束测深系统测量的水深数据精度高；从回
海洋探测
海洋探测 人类用科学方法进行海洋科学考察已有100余年的历史，而大规模、系统地对世界海洋进行考察则仅有30年左右。现代海洋探测着重于海洋资源的应用和开发，探测石油资源的储量、分布和利用前景，监测海洋环境的变化过程及其规律。在海洋探测技术中，包括 （1）在海洋表面进行调查的科学考察船、月动浮标站； （2）在水下进行探测的各种潜水器； （3）在空中进行监测的飞机、卫星等。 科学考察船 海洋科学调查船担负着调杳海洋、研究海汁的责任，是利用和开发海洋资源的先锋。它调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、海水物理性质与海底矿物资源(石油、天然气、开藏等)、海水的化学成分、生物资源(水产品等)、海底地震等。其中极地考察和大洋调查等活动，为匹界各国科学家所瞩目。大型海洋调查船可对全球海洋进行综合调查，它的稳性和适航性能好，能够经受住大风大浪的袭击。船上的机电设备、导航设备、通讯系统等十分先进，燃料及各种生活用品的装载量大，能够长时间坚持在海上进行调查研究同时，这类船还具有优良的操纵性能和定位性能，以适应各种，海洋调查作业的需要。 海洋卫星 卫星技术在海洋开发中的应用十分广泛。海洋卫星在几百千米高空能对海洋里许多现象进行观测。这是因为它有些特殊的本领。比如测量海水的温度，用的就是遥感技术。当太阳发出的电磁波到达海面时，能量的分布是不均匀的。利用遥感技术就可以帮助我们测量海面的温度及其特征。数据经电脑分析后，就可得到海面混度的情况，最后打印成一张海面温度分布图。由于几乎是同步观测后得到的数据，所以观测结果很真实 潜水器 潜水器既是深海探测的土具，又是进行水下工程的重要设备。潜水器可分为载人潜水器和无人潜水器。
海洋技术概论题库
?绪论 ?什么是海与洋? 海与洋的根本区别是什么？ ?海底地形可分为哪几个主要部分？ ?为什么说海洋是生命的摇篮，也是生命的源泉? ?什么是海洋技术?海洋技术包括的主要内容有哪些? ?为什么海洋开发中需要发展海洋高技术? ?到目前为止，人类对海洋的开发历经了哪几个阶段？ ?第一章 ?概括现代立体化海洋调查和探测技术的主要技术设备？?说明“挑战者”号海洋科学者察船所取得的重大意义？ ?阐述海洋调查船的主要特点？ ?阐述海洋调查船的类型及用途？ ?简述与调查船有关的技术及发展动向 ?海洋浮标的分类？ ?海洋浮标的技术组成？ ?海洋遥感技术包括哪几部分？各部分又分为哪几类？各有哪些特点？ ?遥感信息处理的目的和方法？ ?遥感技术在海洋中的应用有哪些？ ?第二章 ?高压潜水和常压潜水各有什么优缺点？ ?什么是常规潜水？什么是饱和潜水？
?什么是重潜水？什么是轻潜水？ ?什么是载人潜水器？什么是无人潜水器？ ?简述水下机器人及其作用？ ?简述无人有缆潜水器和无人无缆潜水器各有什么特点？?简述潜水员的减压病？ ?什么是水声技术？它包括哪些技术？ ?什么是声纳系统？它包括哪些内容？ ?简述主动声纳、被动声纳工作原理？ ?简述水声通讯技术？目前广泛应用的水下通讯设备有哪些？ ?简述海洋声层技术？ ?海洋仪器有哪几种分类方式？按照这些分类方式各分为哪几种？ ?简述海洋仪器的发展特点？ ?简述颠倒温度计工作原理？ ?第3~4章 ?简述油气形成的主要阶段？ ?海底矿产资源勘探方法中的间接方法主要包括哪些? ?海洋石油的储藏装置有哪些? ?海底矿产资源勘探方法中的直接方法主要有哪些?取样的方法有哪些? ?什么是干酪根?
光电探测技术发展概况
光电探测技术发展概况 学号：20121226465姓名：熊玉宝 摘要:本文扼要论述光电探测技术重要性，并简要地介绍了光电探测技术的几种主要方法及发展趋势。 关键词:光电；探测；技术 光电探测技术是根据被探测对象辐射或反射的光波的特征来探测和识别对象的一种技术，这种技术本身就赋予光电技术在军事应用中的四大优点，即看得更清、打得更准、反应更快和生存能力更强。 光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。光电探测包括从紫外光（0.2～0.4μm）、可见光（0.4～0.7μm）、红外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多种波段的光信号的探测。 新一代光电探测技术及其智能化，将使相关武器获得更长的作用距离，更强的单目标/多目标探测和识别能力，从而实现更准确的打击和快速反应，在极小伤亡的情况下取得战争的主动权。同时使武器装备具有很强的自主决策能力，增强了对抗，反对抗和自身的生存能力。实际上，先进的光电探测技术已成为一个国家的军事实力的重要标志。 现代高技术战争的显著特点首先是信息战，而信息战中首要的任务是如何获取信息。谁获取更多信息，谁最早获取信息，谁就掌握信息战的主动权。光电探测正是获取信息的重要手段。微波雷达和光电子成像设备常常一起使用，互相取长补短，相辅相成，可以获取更多信息，可以更早获取信息。前者作用距离远，能全天候工作；后者分辨率高，识别能力和抗干扰能力强。无论侦察卫星、预警卫星、预警飞机还是无人侦察机往往同时装备合成孔径雷达和CCD相机、红外热像仪或多光谱相机。为改进对弹道导弹的预警能力，美国正在研制的天基红外系统（SBIRS）拟用双传感器方案，即一台宽视场扫描短波红外捕获传感器和一台窄视场凝视多色（中波/长波红外、长波红外/可见光）跟踪传感器，能捕获和跟踪弹道导弹从发射到再入大气的全过程。美国已经装备并正在不断改进的CR-135S眼镜蛇球预警机，采用可见光和中波红外像机，能精确测定420km外的导弹发射，确定发动机熄火点，计算出它的弹道和碰撞点。最近在上面加了一台远程激光测距机，其作用距离可达400km。美国海军也在为战区弹道导弹防御
海底探测技术调研报告
海底探测技术调研报告 课程名称海洋地质概论 课程学期12-13第1学期 课程教师广雪徐继尚马妍妍 学生专业2010级信息与计算科学 学生文波 学生学号 1 2012年12月02日
海底探测技术调研报告 文波1摘要：人类用科学方法进行海洋科学考察已有100余年的历史，而大规模、系统地对世界海洋进行考察则仅有30年左右。海底探测技术汇集了各科领域的最高技术成果，它包括了调查平台、海上定位、海底地形探测、地球物理探测、海底取样、海底观测、遥感技术等几大类。一艘先进的海洋地质考察船实际上是一个综合海底探测系统。本文主要总结现代海底探测技术以及其分类，国外海底探测技术的对比，并进行总结分析。 关键字：调查平台科学考察船海上定位海底地形探测地球物理探测海底取样海底观测遥感技术 0引言 探索海底对人类而言是如此神秘而又诱人，只有发展了海底探测技术，这种渴望才能变成现实。人类对海底认识的每一次飞跃，都必然得到新技术和新方法的支持。回声探测技术的应用导致对海底认识的第一次飞跃；用于反潜作战的磁力仪改装成的海洋磁力仪之后，发展了海洋磁测技术，终于识别出洋中脊两侧互为镜像的线性地磁异常带，为海地扩找到了证据，吹响了地质学革命的号角；集现代石油钻探之大成及海洋定位与船舶稳定性于一体的深海钻探技术，全面证实了板块学说，保证了地学革命的成功；采用深海钻探技术和长柱状岩芯新技术，揭示了海洋沉积物中包含的丰富古海洋环境信息，导致了新兴的交叉学科----古海洋学的形成，成为世纪之交地球科学中最有活力的领域，是“全球变化研究”
的重要组成部分。 目前，海洋地质调查和技术手段主要有：利用人造卫星导航和全球定位系统（GPS），以及无线电导航系统来确定调查船或观测点在海上的位置；利用回声测深仪，多波束回声测深仪及旁测声纳测量水深和探测海底地形地貌；用拖网、抓斗、箱式采样器、自返式抓斗、柱状采样器和钻探等手段采取海底沉积物、岩石和锰结核等样品；用浅地层剖面仪测海底未固结浅地层的分布、厚度和结构特征。用地震、重力、磁力及地热等地球物理办法，探测海底各种地球物理场特征、地质构造和矿产资源，有的还利用放射性探测技术探查海底砂矿。 1 调查平台 包括科学考察船、HOV、AUV、ROV等，这里主要介绍科考船。 海洋科学调查船担负着调查海洋、研究海洋的责任，是利用和开发海洋资源的先锋。它调查的主 要容有海面与高空气象、 海洋水深与地貌、地球 磁场、海流与潮汐、海水 物理性质与海底矿物资源（石油、天然气、矿藏等）、海 水的化学成分、生 物资源（水产品 等）、海底地震等。其中极地考察和大洋调查等活动，为世界各国科学家所瞩目。大型海洋调查船可对全球海洋进行综合调查，它的稳性和适航性能好，能够经受住大风大浪的袭击。船上的机电设 备、导航设备、通讯 系统等十分先进，燃料 及各种生活用品的装载量大，能够长时间坚持在海上进行调 查研究。同时，这类船 还具有优良的操纵性 能和定位性能，以适应 各种海洋调查作业的
水下磁异常探测教学文案
水下磁异常探测
基于水下磁异常的潜艇探测技术 0引言 目前以声响讯号探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。但由于复杂的海洋环境，声纳探测的灵敏度受到一定的限制，同时，声纳探测还有自身的诸如“声影区”的局限，探测海洋中的运动物体（如潜艇）和海洋资源，非声探测技术将发挥重要的作用，其中水下磁场探测技术是一种基于磁异信号的目标探测技术，是近年来随着磁传感器的测量精度不断提高而新兴的一种目标磁探测技术。虽然电磁波在水中衰减的速率非常的高，但随着减声降噪技术的发展，磁测量定位可以准确地推算出磁体与探头之间的相对位置，获得磁体在不同的位置下准确的磁场信息，磁探测技术被广泛地应用于军事设施上可以定位侵入防护区域的磁性目标（坦克，潜水艇，导弹等）的探测。因此，开展水下目标磁探测研究，根据水下大型目标磁场的远场分布特征，建立目标磁场分布的探测模型，对水下大型目标进行远程探测，迅速准确地判断出目标物的类型，并进一步对其进行定向与定位，已成为在现代海战中取得决胜的关键性因素。 1水下目标磁异常探测原理 磁探测技术是各种非声探测中发展较早、技术较成熟的一种探测方法，与声纳技术相比具有识别能力高、运行时间短、定位精度高及成本低等优点。海洋磁探测是搜索水下磁性体最有效的手段之一，这些磁性体产生的感应磁场叠加在海洋磁背景场之上，会导致海洋磁背景场明显畸变，会改变所在位置周围空间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号，通过测试和处理磁异信号，可以得到反映磁性目标的探测信息，其物理基础为：含有铁磁性物质的物体会改变所在位置周围空间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号，其原理如图1所示。 图 1 磁异常现象示意图 可见基于磁异信号的目标磁探测技术与磁异常场和地磁场有关。对磁性目标的探测信息的提取都是通过对磁异信号的测量，从地磁场（近似均匀场）为背景中提取出来的。
海洋探测与调查课程教学大纲
海洋探测与调查课程教学大纲 课程代码：69121070 课程中文名称：海洋探测与调查 课程英文名称：Ocean Exploration and Survey 学分：3.0 周学时：2.5-1.0 面向对象： 预修要求：大学物理、高等数学、海洋技术导论、海洋实验技术 一、课程介绍 （一）中文简介 本课程旨在介绍在海洋探测与调查中常用仪器及方法。课程内容主要由四部分组成：（1）传感与测量基础知识和基本概念，（2）多种传感器的原理、信号转换及应用，（3）海洋调查的主要原理方法、仪器设备，（4）海洋调查数据的处理和分析方法。 （二）英文简介 The purpose of this course is to introduce knowledge on target detection and survey in ocean. The curriculum mainly consists of four parts: (1) basic knowledge and basic concepts on sensors and measurement, (2) working principles of different sensors, signal conversion and the applications, (3) main principles, apparatus, equipment for ocean hydrographic survey, (4) marine survey data processing and analysis. 二、教学目标 （一）学习目标 海洋探测与调查技术是海洋技术的重要组成部分，主要包括传感与检测技术、海洋调查方法两大方面内容。 传感与检测技术是自动化学科的重要组成部分。通过相关内容的学习，学生应该掌握工程检测中常用的传感器、以及运用这些传感器测量诸如压力、温度、位移、物位、转速和振动等参数的方法。在传感器技术方面具有一定的知识，了解工程检测中常用传感器的结构、
水下光学探测发展综述
一、水下探测技术发展现状 光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、散射损耗后的成像光束；光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光；目标与接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向散射光。与大气成像技术相比，水下成像技术的研究重点就是减小水介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成像、目标探测所造成的影响。目前主要有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。 1 同步扫描成像 同步扫描技术是扫描光束(连续激光)和接收视线的同步，利用的是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。如图1，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器, 同时使用窄视场角的接收器, 探测器与激光扫描装置分开放置，这样使得被照明水体和接收器视场的交迭区域尽量减少, 从而让后向散射光尽量少地进入接收器中,再利用同步扫描技术, 逐个像素点探测来重建图像，有效地提高成像的信噪比和作用距离。 美国Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫描SM2000 型水下激光成像系统, 其成像距离是普通水下摄像机的3 ～5 倍，有效视场可达70°，在30m 作用距离上可分辨25mm
量级的图像。该系统的有效视场大约为距离选通技术的5 倍, 成像质量(即分辨率)也比距离选通好。 图1： 2、距离选通技术 距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。如图2，采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反射光。在该系统中, 非常短的激光脉冲照射目标物体，照相机快门打开的时间相对于照射目标的激光发射时间有一定的延迟, 并且快门打开的时间很短, 在这段时间内, 探测器接收从目标返回的光束, 从而排除了大部分的后向散射光。 此种方法对解决由海水中的悬浮颗粒引起的后向散射问题很有力。系统的距离分辨率由激光脉冲宽度和探测器选通门宽度决定，宽
光电检测技术与应用-郭培源-课后答案
光电检测技术与应用课后答案 第1章 1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用： 家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度 检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检 测技术应用实例简介点钞机 （1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制 困难，故用于辨伪很准确。（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而 对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征 有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会 不同，利用这一原理，可以实现辨伪。 （3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm的蓝光），人民 币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞 票的荧光反映，可判别钞票真假。 （4）纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器 的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。
海洋资源与技术复习思考题及答案
什么就是海与洋？二者的根本区别就是什么？ 海与洋就是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋,边缘附属部分称为海,海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海就是各大洋的边缘区域,附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅与海底起伏形态,海底地形大体上分为:大陆边缘、大洋盆地与大洋中脊。水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点: 1、水中含氧量少 2、高压区域 3、黑暗世界 4、低温场所 5、动荡境地 6、水下通信困难 7、海洋仪器腐蚀或失效 什么就是海洋技术？海洋技术包括的主要内容有哪些？ 海洋技术就是一门主要研究为海洋科学调查与海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科,就是当代最重大的新技术领域之一,几乎涉及当代所有的科学技术, 包括以下方面的内容: 海洋调查技术 海洋资源开发 海洋环境监测、预报与环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备与方法 到目前为止,人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史,到目前为止,人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段: 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查与探测技术包括哪些内容,有何特点。 海面:调查船、浮标站 海下:水声技术、潜水技术、水下实验室 空间:飞机与卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查与探测正在向海面、水下、空中与空间发展,出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容？ 包括海洋水产养殖技术,海洋油气开发技术,海底采矿技术,海水淡化技术,海洋能开发技术,海洋旅游资源开发技术,海洋生物、化学、药物资源开发技术。(来自百度百科) 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？ 海洋调查船:海洋调查最基本的运载工具,就是专门从事海洋科学调查的船只。它就是运载海洋科学工作者亲临现场,应用专门仪器设备直接观察海洋,采集样品与研究海洋的工具。 按照调查任务: 1、综合调查船 2、专业调查船 3、特种海洋调查船 海洋调查船的主要特点:
水下目标搜索与识别技术
水下目标搜索与识别技术 水下目标搜索与识别系统一般分为光视觉系统和声视觉系统，当距离物体十米以内，一般采用光视觉系统，当距离物体大于十米以上时则用声视觉系统。当前流行的趋势是采用激光的方式来进行目标搜索与识别。 一．光视觉系统 传统的光视觉系统包括水下摄像机、照明等设备用来满足获取光学图像和视频信息等基本的要求。而现在的光视觉系统不仅要求满足上述要求，还要求具备对图像和视频信息进行处理、特征提取以及分类识别的功能。总之，只能水下机器人中光视觉系统的使命是：快速、准确德获取水下目标的相关信息，并对信息进行实时处理，将处理结果反馈给计算机，从而指导机器人进行正确的作业。 1.光视觉系统框架 水下光视觉系统主要分为三大块：(1)底层模块:图像采集系统，包括专用水下CCD感光摄像头和图像采集卡，这部分属于硬件部分；(2)中层模块：图像处理，包括图像预处理、图像分割、特征提取、根据目标模型进行学习，形成知识库和逻辑推理机制，得到单幅图像的初步理解和评价。(3)高层模块：分类是水下目标识别最为核心的技术，也是最终实现部分。 1.1硬件组成 光视觉系统硬件包括光视觉计算机、水下CCD摄像头、云台和辅助照明灯。光视觉计算机完成视觉建模、高层视觉信息处理和理解、与机器人主控计算机的网络通讯，实时监控系统每个时间节拍的运行状态与处理参数。 1.2软件体系 水下光视觉系统的软件体系涵盖了两个部分：中层模块和高层模块。中层模块主要负责图像处理工作(图像处理一般包括图像预处理、图像分割和特征提取三方面)。高层模块是水下目标识别系统的最终实现部分，一般采用的是神经网络识别算法进行识别分类。 二．声视觉系统 理想的声视觉系统作为智能水下机器人的传感设备，应该具备灵敏度高、空间分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、自主调节和全天候作业等特点，能适合
海底探测技术重点
1、平均海平面：一段时间里水位高度观测结果平均值的平静的理想海面，为水深0米的基面。 大地水准面：与平均海水面相合的特殊重力等位面。可被想象成延伸至陆地且在任何地方皆与重力线方向垂直。 深度基准面：又称为高程基准面。是地面点高程或海底点水深的统一起算面，通常以大地水准面作为高程基准面。对于一个国家来说，一般根据一个验潮站的潮汐资料所求得的平均海水面作为国家高程基准面。我国是使用青岛验潮站多年潮汐资料推求的平均海水面，作为中国高程基准面。优点是：陆地——近岸，测绘基面统一，测绘图中。地形相对高差与真实地形一致。缺点是：实际水深受潮汐、风浪等因素的影响，图示水深仅能作为航船参考使用。 理论深度基准面：为适应航海的需要，用于海图的深度基准面，是当地的理论最低潮面，短周期平均海平面。比国家高程基准低约2.4米。缺点：不能真实地反映地形高差；无法与陆地地形衔接 85国家高程基准：根据青岛验潮站1952年－1979年（28年）间19年的潮汐资料推求的平均海水面，作为新的中国高程基准面。水准原点高程：72.260米 海洋地质调查：海洋地貌、海洋沉积和海底构造调查的统称 海洋调查技术分类： 海上定位、表层取样和柱状取样、海底钻探， 水下电视和摄影、深潜装置观测， 测深、旁侧声纳扫描、浅地层剖面测量， 海洋重磁测量、海洋地震电缆测量和海底地热流测量等 海洋调查平台的种类：调查船、AUV、ROV、浮标、潜标 地质调查（geological survey） 泛指一切以地质现象（岩石、地层、构造、矿产、水文地质、地貌等）为对象，以地质学及其相关科学为指导，以观察研究为基础的调查工作。 海底地质调查 底质取样技术：海底表层取样、海底浅表取样、海底钻探取样 原位测试技术：从获取的方式来看，包括重力测量、地热测量、放射性测量 海底监测技术 海底探测技术：重力测量、磁力测量、电法勘探、地震勘探（海底声学探测）、地热测量、放射性测量 地震勘探技术：利用机械波在介质中传播性质的变化（速度、方向、强度）探知介质结构和性质的方法 声波勘探技术：利用声波在介质中传播性质的变化（速度、方向、强度）探知介质结构和性质的方法 反射系数：反射波振幅与入射波振幅的比值， R>0 －－－介质2的声阻抗>介质1的声阻抗 入射波与反射波的相位相同R<0 －－－介质2的声阻抗<介质1的声阻抗 入射波与反射波的相位相反声波的扩散反射： 2211 2211 Ar RAi V V R V V ρρ ρρ = - = +
海洋资源与技术复习思考题及答案资料
海洋资源与技术复习思考题及答案
什么是海与洋？二者的根本区别是什么？ 海和洋是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术？海洋技术包括的主要内容有哪些？ 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的内容： 海洋调查技术
海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些内容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容？ 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？
光电检测与应用第五章答案
直接检测系统的基本原理是什么？为什么说直接检测又称为包络检测？ ）（t d A A i 2221 s αα+=所谓光电直接检测是将待测光信号直接入射到光检测器光敏面上，光检测器响应于光辐射强度（幅度）而输出相应的电流或电压信号。 式中：第一项为直流项。若光检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，就是包络检测的意思。 对直接检测系统来说，如果提高输入信噪比？ 答：对于光电检测系统来说，其噪声主要有三类：（1）光子噪声包括：A.信号辐射产生的噪声；B.背景辐射产生的噪声。（2）探测器噪声包括：热噪声；散粒噪声；产生—复合噪声；1/f 噪声；温度噪声。（3）信号放大及处理电路噪声在实际的光电探测器中，由于光电转换机理不同，各种噪声的作用大小亦各不相同。若综合上述各种噪声源，其功率谱分布可用下图表示。由图可见：在频率很低时，1/f 噪声起主导作用；当频率达到中间范围频率时，产生——复合噪声比较显著；当频率较高，甚至于截至频率时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小。很明显，探测器应当工作在1/f 噪声小、产生-复合噪声为主要噪声的频段上。因此，对于直接探测系统，提高输入信噪比的措施有：（1）利用信号调制及选频技术可抑制噪声的引入白噪声的大小与电路的频带宽度成正比，因此放大器应采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁相放大器。（2）将器件制冷，减小热发射，降低产生-复合噪声。采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。（3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N ）最大。 什么是直接检测系统的量子极限？说明其物理意义。 答：当入射信号光波所引起的散粒噪声为主要噪声， 其他噪声可忽略时，此时信噪比为：()f h 2P p s SNR ?=νη 该式为直接检测理论上的极限信噪比。也称为直接检测系统的量子极限。量子极限检测为检测的理想状态 试根据信噪比分析具有内增益光电检测器的直接检测系统为什么存在一个最佳倍增系数。 答：当光检测器存在内增益（如：光电倍增管）时当2M 很大时，热噪声可忽略。若光电倍增管加致冷、屏蔽等措施以减小暗电流和背景噪声，则可达到散粒噪声极限。在直接检测中，光电倍增管、雪崩管的检测能力高于光电导器件，采用有内增益的检测器是直接检测系统可能趋近检测极限的唯一途径。
国内外海底探测技术调查报告
国内外海底探测技术调查报告 摘要：海底探测对人类来说一直是一个巨大的挑战与机遇，从之前的单一的探测到如今的多元化多方法的高科技探测，都表明各国对海洋的重视，而对于海洋的探测汇集了各个领域最高的技术成果。对于海底探测来讲：海底地形探测海底取样海底观测遥感技术是比较关键的几个方面，一般先进的海洋地质考察船就是一个综合的海底探测系统。 关键字：调查平台科学考察船海底地形探测海底取样海底测量 引言：探索海底有着巨大的诱惑力，只有发展了海底探测技术，才能以此来从中获取我们能获得的利益。人类对海底认识的每一次飞跃，都必然得到新技术和新方法的支持。回声探测技术对于认识海底打开了新的一扇窗；海洋磁测技术，让人类终于识别出洋中脊两侧互为镜像的线性地磁异常带，为海地扩张找到了证据；深海钻探技术集现代石油钻探之大成，全面证实了板块学说，保证了地学革命的成功；采用深海钻探技术和长柱状岩芯新技术，揭示了海洋沉积物中包含的丰富古海洋环境信息，导致了新兴的交叉学科----古海洋学的形成，成为世纪之交地球科学中最有活力的领域，是“全球变化研究”的重要组成部分。 目前，海洋地质调查和技术手段主要有：利用人造卫星导航和全球定位系统（GPS），以及无线电导航系统来确定调查船或观测点在海上的位置；利用回声测深仪，多波束回声测深仪及旁测声纳测量水深和探测海底地形地貌；用拖网、抓斗、箱式采样器、自返式抓斗、柱状采样器和钻探等手段采取海底沉积物、岩石和锰结核等样品；用浅地层剖面仪测海底未固结浅地层的分布、厚度和结构特征。用地震、重力、磁力及地热等地球物理办法，探测海底各种地球物理场特征、地质构造和矿产资源，有的还利用放射性探测技术探查海底砂矿。 1 海洋调查船 海洋科学调查船有着海上实验室，与海上调查平台等多种身份。海洋调查船调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、
水下目标监视系统发展综述
Doi:10.19661/https://www.360docs.net/doc/3417186785.html,ki.mi.2019.01.003 【信息技术】 信息技术 水下目标监视系统发展综述 张寅权!，张爽"，孙春健!，高思宇1 (1.国家海洋信息中心天津300171; 2.国家海洋技术中心天津300112) 摘要从水下攻击具有相当的隐蔽性，因此重要目标的水下防御已成为各国需要重点考虑的问题。水下目标监视系 统是减少敌方入侵，降低袭击破坏程度，保卫港口、码头等重大设施，远程监管无人岛，维护海洋权益，保障海洋环 境安全的关键。本文阐述了水下目标监视系统的重要意义，概括了国内外水下监视系统的发展现状，并针对未来我国 水下目标监视系统的发展，提出了设计和建设思路。 关键词水下目标；监视 中图分类号P79 Developm ent o f Underwater Target Surveillance System ZHANG Yin-quan1, ZHANG Shuang ", SUN Chun-jian1, GAO Si-yu1 (1. National Marine Data and Information Service, Tianjin 300171, China; 2. National Ocean Technology Center, Tianjin 300112, China) Abstract Underwater attack has considerable concealment, thus underwater defense of important targets has become a key issue for countries to consider. The underwater target surveillance system is the key to reduce enemy invasion, reduce the degree of attack damage, protect ports, wharfs and other major facilities, monitor unmanned islands remotely, safeguard marine rights and interests, and protect the safety of marine environment. This paper describes the importance of underwater target surveillance system, and summarizes the development status of underwater surveillance system at home and abroad. In view of the future development of underwater target surveillance system in China, the design and construction ideas were put forward. Keywords underwater target; detection 我国海岸线长约1.8万km,沿海分布很多具 有重要经济价值或重大军事意义的港口、码头，近岸防御压力巨大。我国面积达500 m2以上的岛 屿有6 536个，有人届住的岛屿仅有450个，无人岛数量众多，对其进行全方位监管具有很大 难度。目前我国的海域监控安全措施多数集中在 水面以上的区域，卫星遥感，雷达、远程视频监 控系统能够有效监视预警；而水下区域安保环节 薄弱，敌对势力可利用水下蛙人、机器人以及小 型水下运载器等从水下趁虚而入，对水域重要设 收稿日期；2019-01-25施进行破坏。 海水是电磁波的不良介质，目前水下安全监 视主要依靠水声技术[1]。各沿海国利用水声技术 对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪"海军 还利用水声进行水下通信和导航，保障舰艇、反 潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使 用[2]。为实现重要港口、码头、无人岛的水下警 戒，可利用水声技术进行水下目标探测预警，建 立可靠的水下目标监视系统。而水下目标监视系 统，由于布放在水下相对常规视觉和雷达系统更 ■I兹?溥信息2019年第1期H |
海底探测技术教学大纲-曹立华
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 海底探测技术是依托现代科学技术产品，实现海底信息获取的技术方法。该课程的讲授，可有效提高学生海洋调查的动手能力和独立科研能力。课程系统介绍了海底探测设备的工作原理、作业程序和工作方法。课程内容主要包括海底探测原理、海洋声学探测解译方法、探测解译范例剖析及方案设计3个组成部分。该课程的教学，为学生以后的教学实习和科研工作做好了探测方面的知识贮备。 2.设计思路： 本课程以获取海底信息的方法为主线，结合海洋地质知识，通过实际数据资料的处理与分析，以及作业方案的讨论与编制，使同学们将掌握的地质理论知识与探测方法联系起来，具备了其他实习和科研工作所需的探测方面的先期知识，再通过生产实习和毕业设计阶段的实际动手训练，可实现海底探测技术方法从理论到实际动手作业完整链条的教学训练。 3. 课程与其他课程的关系 先修课程：海洋地质学、GPS测量与数据处理。 后置课程：海洋地质调查与资料处理技术、海洋测绘与3S技术综合实习、多波束 - 5 -
处理软件实习、浅剖处理实习等。。 二、课程目标 通过学习，使学生了解海洋调查设备的结构、工作原理和操作，初步掌握海洋地质调查的工作方法和工作程序，掌握海洋声学调查资料的分析和处理原则，培养学生从事海洋地质调查和研究的实际动手工作能力，满足后续教学和科研实习对学生探测方面的知识需求。通过本课程教学，学生应具备如下能力： （1）、了解海底探测技术的应用领域和发展动态； （2）、掌握海底探测设备的工作原理和操作，提高海洋地质调查实际工作能力（3）、了解海底声学调查现场作业方法和工作程序，提高野外科考控制能力； （4）、初步掌握海底声学探测资料的处理和解译，提高地质考察科研和分析能力； （5）、初步掌握海洋地质调查和工程勘察技术方案的制定原则，提高解决海洋地质具体问题的能力。 三、学习要求 海底探测技术课程计是一门涉及到测绘学、地质学、地理学、海洋学和地震设备的多学科综合性的课程，要求学生在校期间应具有多方面的知识结构和较熟练的专业技能，而且要有一定的社会知识，只有这样才能制定出科学可行的技术方案和合理的工作预算，更好地满足社会对人才的需求。要达到以上学习目的，学生必须： （1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、作业典型案例分析。本课程将包含较多课堂讨论和动手演练。 （2）收集实际工作资料，独立思考，保质保量的按时完成课下作业。 （3）根据个人学习计划，有针对性地提出问题，制定实施方案（甚至标书），不断 - 5 -
海洋环境监测重点
环境监测 第一章 1.环境监测：通过获得反应环境质量要素的代表值，评价环境质量，确定环境发展变化趋势。 环境监测对象：反映环境质量的各种要素、对环境有影响的各种人类活动因素、对环境造成危害的各类污染源。 2环境监测的分类： （1）按监测目的：监视性检测（例行监测）、特定目的监测、研究性监测 （2）按检测介质对象：水、大气、土壤、生物、固体废物、噪声、放射性卫生 （3）按专业部门：气象、资源、卫生 ●监视性检测（例行监测）：对污染源的监测（污染物浓度、排放总量、污染趋势），对环境质量的监测（环境介质、监测对象）●特定目的监测：应急（方向、速度、范围），仲裁（法律责任），考核（人员、方法、项目），咨询（政府、科研、生产）。 ●研究性监测（科研监测）：环境本底值（背景值、变化，即区域承载力），健康影响（环境毒理学），监测科研（标准化质量标 准） 3.环境污染的特点：时间分布性、空间分布性、污染物含量的阈值、环境污染综合效应、环境污染的社会评价 ●环境污染的综合效应：单独作用、相加作用、相乘作用、拮抗作用 4.优先污染物：制定一个筛选原则，对众多有毒污染物进行分级排队，从中筛选出潜在危害大、在环境中出现频率高的污染物作为 监测和控制的对象，即经过优先选择的污染物称为环境优先污染物，对优先污染物的监测称为优先监测。 5.环境标准：是标准中一类，它是为了保护人群健康、防治环境污染、促使生态良性循环，同时又合理利用资源，促进经济发 展，依据环境保护法和有关政策，对有关环境的各项工作（例如：有害成分含量及其排放源规定的限量阈值和技术规范）所做的规定。 6..环境标准的分类和分级 ●分类：核心支持系统（环境质量标准、污染物排放标准）环境标准（环境方法标准、环境标准物质标准）体系基础（环境基 础标准） ●分级：国家标准、地方标准、行业标准 第二章水和废水监测 1.水体污染类型：化学型污染、物理性污染、生物型污染 2.水质监测分析方法（我国环保部将现行方法分为三类） A类为国家或行业的标准方法，是评价其它监测方法的基准方法，也是环境纠纷法定的仲裁方法； B类为统一方法，被实验验证是成熟的方法； C类为试用方法，少数人研究和应用，或直接从国外引进，供监测科研人员试用。 3.监测断面和采样点的设置 ⑴布置原则 ①在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上，根据水体尺度范围，考虑代表性、可控性及经济性等因素、确定断面类型 和采样点数量，并不断优化。 ②有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游，支流与干流汇合处，入海河流河口处及受潮汐影响河段，国际河流出 入国境线出入口，湖泊、水库出入口，应设监测断面。 ③饮用水水源地和流经主要风景游览区、自然保护区，以及与水质有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区的水域 或河段，应设置监测断面。 ④监测断面的位置应避开死水区、回水区、排污口处，尽量选择水流平稳、水面宽阔、无浅滩的顺直河流。 ⑤监测断面应尽可能与水文测量断面重合；要求有明显岸边标志。 ⑵河流监测断面需设置背景断面、对照断面、控制断面和消减断面。为特定的环境管理还可设管理断面。河流只设一个背景断面。 ⑶湖泊、水库监测垂线（或断面）的布设 湖泊、水库通常只设监测垂线，当水体复杂时，可参考河流的有关规定。 ①在湖（库）的不同水域，如进水区、深水区、湖心区、岸边区，按照水体类别和功能设置监测垂线。②湖（库）若无明显功能区 别，可用网格法均匀设置监测垂线，其垂线数根据湖（库）面积、湖内形成环流的水团及入湖（库）河流数等因素酌情确定。 ⑷海洋 用统计方法将监测海域分为污染区、过渡区和对照区 ⑸采样点位的确定 小结： 监测断面和采样点的设置： 河流上——先选取采样断面；（类型、位置）
海洋资源与技术复习思考题及答案
什么是海与洋？二者的根本区别是什么？ 海和洋是地球上广续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术？海洋技术包括的主要容有哪些？ 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的容： 海洋调查技术 海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面容？ 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？
海底探测技术
单波束（海底识别海底反射波强度，反射波振幅大小，振幅检测） 1.定义：一次发射只能获得1个水底水深数据的回声测量设备。 单波束：震源和接收（测深仪换能器）、记录仪（包括数字记录和模拟记录）2.测量时水深（H）=h+h1（吃水）——换能器入水深度 3.吃水 （1）静吃水 （2）动吃水：真正对测深产生影响的吃水。其值随船相对水体运动速度的不同而变化4.校准后实测水深数据+潮位改正 （1）吃水校准：相当于静校正的炮点深度；（2）波浪校准：相当于静校正的地形（3）声速校准：H=H-h=(b/a-1)h+(1-b/a)c；（4）坡度修正 （1）潮位观测+实时潮位修正 5.水深测量的工作程序 （1）测深仪器的安装：要求是使动吃水与静吃水的数值基本吻合。 ①观察不同船速下测量船不同位置吃水变化；
②在变化最小处安装测声仪换能器。 （2）测深实施原则及注意事项 1）测线布设的依据： ①垂直于水深等深线：垂直岸线，常理上，距海岸越远水深越大 ②垂直于构造线走向：板块构造形成的地质体基本平行海岸分布 垂直控制地形地貌地质体走向布设测线（可控制地形的连续变化） ③设计多条相互平行的、等间距测线时，测线间隔是图上1cm的实际距离 ④测线的名字应包括任务代号—测区—航次号—测线组名—测线名 ⑤检查测线：检查测线的方向垂直于主测线方向，检查测线的总长度是主测线总长度的5~10%。 ⑥测深精度：主测线与检测线间的测深之差。 在同一套工作系统下，30m以浅测深误差小于0.3m；30m以深测深误差小于水深的1%。 在另一套工作系统下（不同的人员、设备），测量误差可以为其两倍。 统计所有的交叉点水深差值，超限的点数小于15%，测绘合格 ⑦偏航距：最大偏航距离不能大于图上的2mm。 当比例尺允许的偏航距大于20m时，规定为20m以内！ 2）位置确定：经纬度或平面坐标 3）验潮站布设的原则： 近岸水深测量（距岸20km以内），验潮站布设的密度应能控制全测区的潮汐变化。相邻验潮站之间的距离应满足1、最大潮高差不大于1m；2、最大潮时差不大于2h；3、潮汐性质基本相同。对于潮高差和潮时差变化较大的海区，除布设长期站或短期站外，也可在湾顶、河口外、水道口和无潮点处增设临时验潮站。 距岸20km以外采用预报潮位。