многолучевой гидролокатор изображения

Одночастотный и двухчастотный многолучевой фотосонар

Из - за своего небольшого размера он является идеальным оборудованием для применения на крошечных платформах, а также имеет прочную структуру и является предпочтительным вариантом для больших рабочих подводных роботов и измерений подводных топографических конструкций.

Одночастотный & двухчастотныймноголучевой гидролокатор изображения

Из - за своего небольшого размера он является идеальным оборудованием для применения на крошечных платформах, а также имеет прочную структуру и является предпочтительным вариантом для больших рабочих подводных роботов и измерений подводных топографических конструкций.

Нанкинская компания информационных технологий

Многолучевой сонар изображений - это новое поколение небольших сонаров изображений, которые широко используются под водой. Из - за своего небольшого размера они являются идеальным оборудованием для применения на крошечных платформах, а также имеют прочную структуру формы, а также являются выбором для таких приложений, как большие рабочие уровни подводных роботов и измерение подводной топографии.

Многолучевой сонар изображения имеет различные варианты давления 500 м, 1000 м и 4000 м.

Серия М: Стандартная модель, давление 500m.

Серия MT: имеет все преимущества серии M, титановый корпус, 1000m давления.

Серия MD: Титановый корпус, выдерживающий давление 4000 м, для работы в глубоководной среде.

особенности:

Частотный диапазон от 375 кГц до 3,0 МГц, одночастотная, двухчастотная система, подходит для подводной навигации, подводной ситуационной осведомленности и обнаружения работы.

2, обеспечивает широкий диапазон углов обзора, 130 градусов горизонтально, 20 градусов вертикальный угол луча.

3, Широкий диапазон возможностей, от 0. От 1 до 200 метров.

4, качество изображения высокой четкости, угловое разрешение минимально 0,25 градуса.

Выдающаяся четкость изображения, разрешение диапазона до 2 мм.

Простое, интуитивно понятное операционное программное обеспечение.

Выход изображений в реальном времени обновляется до 40 Гц.

Параметры производительности:

Механические параметры

Серия M Серия MT Серия MD Серия

尺寸 125 мм (длина) х 122 мм (ширина) х 62 мм (высота) 125 мм (длина) х 122 мм (ширина) х 62 мм (высота) 125 мм (длина) без разъема х ø125 мм

Материал алюминий титан

重量 980 г (воздух), 360 г (вода) 1350 г (воздух), 730 г (вода) 2,5 кг (воздух), 1,45 кг (вода)

Давление 500 m 1000m 4000m

Температурный диапазон (работа) - 5°c up to + 35°c - 5°c up to + 35°c - 5°c up to + 35°c up to + 35°c

Температурный диапазон (хранение) - 20°c up to + 50°c - 20°c up to + 50°c up to + 50°c - 20°c up to

M370s M750d M1200d M3000d

MT370s MT750d MT1200d MT3000d

MD370s MD750d MD1200d MD3000d

频率 375 кГц 750 кГц / 1,2 МГц 1,2 МГц / 2,1 МГц 1,2 МГц / 3,0 МГц

Масштаб (Maximum) 200m 120m / 40m 40m / 10m 30m / 5m

Размер (minimum) 0,2 м 0,1 м 0,1 м 0,1 м 0,1 м 0,1 м

Разрешение измерений 8 mm 4mm / 2.5mm 2.5mm / 2.5mm 2.5mm / 2mm

Максимальная скорость обновления 40 Hz 40Hz 40Hz 40Hz

Угол горизонтального обнаружения 130° 130° / 130° 130° / 60° 130° / 40°

Вертикальный угол обнаружения 20° 20° / 20° 20° / 12° 20° / 20°

Количество лучей 256 512 512 512

Угольное разрешение 2 ° 1 ° / 0,6 ° 0,6 ° / 0,4 ° 0,6 ° / 0,4 °

Интервал между лучами 0,5 ° 0,25 ° / 0,25 ° 0,25 ° / 0,16 ° 0,25 ° / 0,1 °

Электрические показатели

серии M

Серия MT Серия MD

接口 Серия Impulse IE55, 6-сторонняя серия Impulse MC, 6-сторонняя (вариант Schilling SeaNet / Burton)

通讯 4- провод 100-BaseT Ethernet, 2-проводный модуль расширения DSL 4-проводный 100-BaseT Ethernet, 2-проводный модуль расширения DSL

电压 12 В до 32В DC неизолированный 18В до 32В DC изолированный

功率 10 В до 35 Вт (в зависимости от модели и диапазона*) 10 Вт до 35 Вт (в зависимости от модели и диапазона*)

Датчик температуры и давления, датчик температуры и давления для расчета скорости звука, для расчета скорости звука

принцип работы

Традиционно сонар представляет собой механическое устройство, которое сканирует сектора перед ним или вокруг него с помощью вращающихся датчиков (передатчиков и приемников). В каждой позиции преобразователя звуковой импульс будет передан в воду, а эхо, собранное приемником, будет отображено на дисплее. В зависимости от требуемого разрешения на обновление изображения может потребоваться несколько десятков секунд, и любое движение сонара в течение этого периода может запятнать и исказить изображение. В отличие от механического сонара, Oculus - это многолучевой сонар без движущихся компонентов, набор приемников, которые собирают эхо - сигналы из отдельных передающих импульсов и математически объединяют данные в изображения с помощью процесса, называемого « формированием луча». Это позволяет генерировать изображения несколько раз в секунду и просматривать их в режиме реального времени, как и выход камеры.

Некоторые сонары Oculus (с суффиксом « d» в конце названия) являются двухчастотными и имеют низкочастотные и высокочастотные режимы работы, которые позволяют операторам выбирать между более длинными акустическими диапазонами или изображениями с высоким разрешением, соответственно.

Для интерпретации сонарных изображений требуется некоторая подготовка и упражнения, так как, по мнению оператора, отображается вид сверху вниз, который покрывает его переднюю область, и в зависимости от выбранного частотного режима сонарные изображения могут освещать 130 ° в горизонтальном направлении и 20 ° в вертикальном направлении. Яркость цели и текстуры на дисплее показывает, сколько звука они отражают (газ или плотный материал отражает больше звука, чем грязь, песок и ил), в то время как звуковые тени могут быть проецированы в зависимости от геометрии объекта или морского дна.

Сочетая известную скорость звука в воде (VOS - "с") со временем получения эха ("т"), сонар может рассчитать расстояние распространения звука ("д").

Поскольку звук должен передаваться от сонара к целевому объекту, а затем обратно, расстояние между сонаром и целью (« р») составляет половину от общего расстояния.

В реальном мире сонар увидит несколько целей впереди. Запускаемые звуковые импульсы будут отражать каждую цель в разное время, но приемник будет записывать все эхо - сигналы (для звука, идущего к цели и обратно) в течение периода времени, эквивалентного удвоенному максимальному рабочему диапазону.

Нанкинская компания информационных технологий

Полученные эхо - сигналы объединены в отдельные приемные сигналы, временные положения которых напрямую зависят от расстояния, а интенсивность каждого эха зависит от степени отражения цели.

Цели, плотность которых сильно отличается от плотности воды (например, газ / воздух или камень / бетон), будут иметь сильную отражательную способность и эхо - сигналы, в то время как эхо - сигналы из таких материалов, как грязь, ил, песок и растения, будут иметь более слабые эхо - сигналы

Нанкинская компания информационных технологий

Режим звукового пучка

При рассмотрении того, как работает сонар, может быть полезно представить его как фонарик, используемый в темной комнате. Пользователи могут видеть только те части комнаты, которые освещены факелом, и их поле зрения уменьшается, если луч света факела более узкий.

Аналогично, сонар имеет фиксированную ширину и высоту для областей, которые « освещены » звуком, которые называются горизонтальными и вертикальными режимами луча.

Сонар Oculus с суффиксом « d» (например, M750d и M1200d) - это двухчастотное устройство, которое поддерживает два режима работы, низкочастотное и высокочастотное. Одночастотный сонар Oculus (суффикс имени « s», например M370s) поддерживает только низкочастотный режим работы. E

Нанкинская компания информационных технологий

Каждый режим имеет свой собственный режим луча, как показано на рисунке ниже:

Видимость цели

Объект (или цель), расположенный в луче сонара, будет акустически « освещен» и может получать его эхо (цель ‚), в то время как объекты, расположенные вне него (цели ㉰ и ‚), могут не появляться на мониторе сонара:

Следует отметить, что, хотя приведенная выше диаграмма показывает границы сонарных лучей, это фактически представляет собой уровень « полумощности» звуковых волн. Вертикальные цели за пределами региона все еще могут быть видны на дисплее, но по мере того, как они удаляются от режима луча, их уровень эха быстро снижается.

В горизонтальном направлении, поскольку ширина дисплея « сверху вниз» фиксирована, изображение вне режима луча не отображается.

Сонар не может определить вертикальный угол прибытия эха, поэтому, если две цели расположены перед сонаром на одинаковом вертикальном расстоянии друг от друга, сонар отображает обе цели как единый результат их комбинации эха.

Посмотреть морское дно

Как обсуждалось в предыдущих разделах, сонар можно рассматривать как ручной фонарик с горизонтальной шириной и узким вертикальным световым лучом - продолжая аналогию, изображение сонара, отображаемое на мониторе оператора, можно рассматривать как « сверху вниз» вид освещенной области. Для пользователей, которые хотят проводить поисковые и позиционные мероприятия или исследования морского дна, Oculus может быть установлен на дисплее, чтобы иметь возможность освещать и видеть различные количества морского дна:

Если сонар приближается к морскому дну и наклоняется вниз, то показывается только небольшая полоса перед ним. Получив высоту с морского дна, оператор может осветить более широкий луч, тем самым лучше используя дисплей.

Для случаев, когда требуется гидролокатор для поиска переднего морского дна, оптимальное использование дисплея - сбалансировать высоту над морским дном и угол вниз гидролокатора, чтобы zui в значительной степени освещал морское дно.

Нанкинская компания информационных технологий

Как очень распространенное правило, сонар может достичь оптимального 70 - процентного покрытия морского дна на дисплее, если угол вниз составляет 15 ° и высота выше 10% от рабочего диапазона, то есть для диапазона 20 м сонар должен быть установлен примерно на 2 м над морским дном, а для диапазона 80 м высота должна быть увеличена примерно до 8 м.

Акустическая тень

Сходство между сонаром и факелом сохраняется, так как « освещение» сонара может быть использовано для создания звуковых теней, что очень помогает оператору определить высоту, форму и направление цели перед сонаром.

Как упоминалось ранее, дисплей можно рассматривать как нисходящий (или спутниковый) вид перед Oculus:

1.1. Понять эхо

Хотя было упомянуто, что монитор сонара можно рассматривать как изображение сверху вниз в области его передней части, эта аналогия имеет некоторые ограничения.

Когда сонар освещает изображение сбоку, освещается только ближайший к сонару край или поверхность цели.

Если поверхность цели находится под определенным углом, некоторые входящие звуковые волны будут отражаться на сонаре, в то время как другие будут рассеяны в разных направлениях, а общая яркость цели будет уменьшена.

Это проиллюстрировано на рисунке ниже, который выделяет красным цветом наиболее яркие области на дисплее трех простых целей и то, как эти области отображаются в реальных целях:

В зависимости от расстояния сонара от цели, он также может оказывать значительное влияние на изображение.

Из - за того, как звуковые волны распространяются от передатчика, тени, проецируемые отдаленными целями, сужаются позади них, но ширина тени увеличивается, когда сонар приближается к ним. В этих случаях оператор должен понимать, что эти тени могут скрывать другие цели, потому что нет звука, чтобы осветить их.

Когда видимость оператора ограничена тенью близлежащей цели, они должны работать над повышением высоты сонара над морским дном (и целью, которая вызывает тень) и, возможно, наклонить сонар вниз, чтобы компенсировать это.

Нанкинская компания информационных технологий

Понять эхо

Хотя было упомянуто, что монитор сонара можно рассматривать как изображение сверху вниз в области его передней части, эта аналогия имеет некоторые ограничения. Когда сонар освещает изображение сбоку, освещается только ближайший к сонару край или поверхность цели.

Если поверхность цели находится под определенным углом, некоторые входящие звуковые волны будут отражаться на сонаре, в то время как другие будут рассеяны в разных направлениях, а общая яркость цели будет уменьшена. Это проиллюстрировано на рисунке ниже, который выделяет красным цветом наиболее яркие области на дисплее трех простых целей и то, как эти области отображаются в реальных целях:

Диапазон и частота и качество изображения

Как упоминалось ранее, некоторые сонары Oculus работают в двух режимах:

• Низкие частоты, позволяющие работать на расстоянии с широким углом зрения - это полезно для поисковых и измерительных задач.

· Высокочастотные, генерирующие больше деталей в более коротком диапазоне и с более узким углом зрения -

Это полезно для детального изучения близких целей.

На рисунке ниже показано сравнение одного и того же испытательного полигона в двух режимах работы:

Резюме операций гидролокатора

В целом, следующие моменты обобщают работу сонара:

• Изображения сонара отображают отображение « сверху вниз» эха, полученного от передней кромки цели.

• Цели, освещенные только сонарным лучом:

o Горизонтальная поверхность 130° / 80°, в зависимости от частотного режима

o Вертикальное направление 20° / 12°, хотя это точка с половиной мощности, за пределами которой могут появляться более темные цели.

Поскольку вертикальная информация недоступна, вертикально выровненные или перекрывающиеся цели в сонарном луче будут объединены в одно эхо.

• Плотные или газообразные цели наиболее ярко видны на дисплее, в то время как грязь и ил кажутся очень тусклыми.

Цель проецирует звуковую тень, которая может блокировать все или часть цели за ней, особенно когда сонар приближается к цели.

• Изменить высоту над морским дном, чтобы изменить угол освещения цели и длину тени, которую они отбрасывают, что помогает объяснить характеристики на изображениях сонара.

• В среде с высоким уровнем помех (скалы / валуны) использование управления усилением для усиления слабых целей или уменьшения отражения фонового шума.

Использование различных частотных режимов, если это возможно, в зависимости от требуемого диапазона и степени детализации:

o Низкочастотный режим обеспечивает широкий угол обзора (130°) и самый длинный диапазон поддержки сонара.

o Высокочастотный режим позволяет получать подробные изображения с высоким разрешением, но при этом уменьшается угол обзора (80°) и более короткие параметры диапазона.

· При навигации или измерениях на морском дне горизонтальная установка гидролокатора, направленная спереди, слегка наклонена вниз (10 - 15°).

• В то время как опыт использования гидролокатора приобретается, одним из хороших эмпирических правил оптимального морского покрытия на мониторе является поддержание высоты морского дна примерно на 10процентов от выбранного диапазона гидролокаторов.

• Для точной калибровки диапазона проверьте, была ли правильная минерализация введена в программное обеспечение на рабочем месте.