[发明专利]一种高分辨测深侧扫声呐及其探测方法

说明书

本发明公开了一种高分辨测深侧扫声呐，涉及水下探测设备技术领域。通过平行于航向且设置于电子密封舱两侧的收发合置换能器，可得到垂直于航向的声信号范围内的地貌侧扫脚印，从而得到地貌侧扫成像；通过垂直于航向且设置于电子密封舱艏部的接收换能器阵，得到横向排布的接收脚印，接收脚印与地貌侧扫脚印的重叠部分处理后可得到地形测深成像；通过地貌侧扫成像，根据亮度与阴影信息，判断是否为目标物；通过地形测深信息，根据其高度信息，结合地貌侧扫成像中的亮度与阴影信息，可有效判断目标形状大小，进而区分水下小目标与干扰，大大减少了虚警产生的概率，有效提高了水下探测的作业效率。

技术领域

本发明涉及水下探测设备技术领域，具体涉及一种高分辨测深侧扫声呐及其探测方法。

背景技术

随着国家海洋战略的推进以及海洋经济的蓬勃发展，水下调查作业越来越受到人们的重视。在海洋牧场建设、水下搜救、水下考古、海洋采矿以及海洋油气输送等领域，需要对水下目标进行精确的检测与定位。由于电磁波信号在水下快速衰减特性，水下目标检测与定位通常利用各种声呐设备。目前常用的水下探测系统有：

1.利用侧扫声呐或合成孔径声呐系统进行水底地貌成像，根据成像结果中的亮度信息与阴影信息识别目标；

2.利用高分辨多波束测深系统进行水底地形成像，根据成像结果中的高度信息与伪侧扫瀑布图识别目标；

3.利用相干测深侧扫声呐系统同时进行水底地形地貌成像，根据成像结果中的亮度与高度信息识别目标。

目前水下探测特别是水下搜救一般分为三个步骤，先用声呐探测判断目标是否存在，再用ROV进行水下拍摄确认目标，最后出动蛙人潜水实地考察确认。从上述步骤可以看出，声呐系统的准确性直接影响后续探测的进行方向。

现有系统中侧扫声呐或合成孔径声呐系统，仅仅能获得水底地貌信息，无法借助目标的高度信息提高目标探测成功率，而且对悬浮目标探测会存在误差；高分辨多波束测深系统仅能获得水底地形信息，其伪侧扫地貌图像中往往不包含目标阴影这一关键信息；相干测深侧扫声呐通过增加一排水平接收换能器阵，并利用了相干处理手段，通过增加系统复杂度的方式，同时获取水底地形地貌成像，但是其地形成像的分辨率较低。

上述这些制约因素，使得水下调查时无法区分水下目标与干扰目标，会产生较高的虚警数量，极大地限制了水下探测的作业效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分辨测深侧扫声呐及其探测方法，能够同时获取高分辨的水底地形地貌成像，为水下小目标探测提供高分辨的目标高度信息、亮度信息与阴影信息，解决现有探测设备虚警概率高、探测效率低的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高分辨测深侧扫声呐，其特征在于：包括甲板单元和水下单元，所述甲板单元主要是设置于母船上的控制台；所述控制台主要由控制模块、存储模块和电源模块构成；所述水下单元包括电子密封舱、左舷收发合置换能器、右舷收发合置换能器和接收换能器阵，所述电子密封舱固定于母船底部，左舷收发合置换能器和右舷收发合置换能器相对设置于电子密封舱两侧，左舷收发合置换能器和右舷收发合置换能器均与母船航向平行设置，接收换能器阵固定于电子密封舱艏部且与母船航向垂直；

所述电子密封舱内部设置有主控板、电源通信板、换能器信号接收采集板、左舷发射接收板和右舷发射接收板；

所述电源通信板通过水密电缆与控制台连接，电源通信板、换能器信号接收采集板、左舷发射接收板和右舷发射接收板均与主控板电信号连接；换能器信号接收采集板通过水密电缆与接收换能器阵连接；左舷发射接收板通过水密电缆与左舷收发合置换能器连接；右舷发射接收板通过水密电缆与右舷收发合置换能器连接；