[发明专利]海洋浅地层剖面探测系统及方法

说明书

本发明提供一种海洋浅地层剖面探测系统及方法，属于海洋地质环境探测技术领域。本发明的海洋浅地层剖面探测系统包括水面航行器，设置于所述水面航行器上的探测控制处理器，设置于所述水面航行器下方的震源和多个水听器，所述多个水听器以所述震源为中心构成一个相对位置固定的接收阵列，且所述多个水听器和所述震源处于同一平面上，所述震源用于向海洋浅地层发射声脉冲波，所述多个水听器用于接收从不同方位反射回的声脉冲波，所述探测控制处理器根据所述多个水听器接收反射声脉冲波的时刻以及所述多个水听器的位置确定探测目标物体的位置。本发明的海洋浅地层剖面探测系统及方法实现了海底高分辨力三维剖面探测及浅水区高精度水下埋藏不连续小目标探测。

技术领域

本发明属于海洋地质环境探测技术领域，尤其涉及一种海洋浅地层剖面探测系统及方法。

背景技术

在海洋地质环境调查过程中，为了探查海底地层结构、产状、海底埋藏物、以及古河道、浅层气、海底滑坡等灾害地质因素，通常利用浅地层剖面、单道地震、多道地震等海洋地球物理探测方法来进行调查作业。传统的剖面技术只能生成沿航迹方向的二维声学地层图像，然而二维剖面在判断地质体规模，尤其在搜索浅埋不连续小目标时存在一定局限性，具体表现为测线密度有限、空间分辨力不足、绕射现象造成的海底变形严重等，同时在浅水区域及水面环境复杂的区域，拖曳作业往往施工难度较大，时常发生震源、接收阵浮态不良，甚至被水面障碍物剐蹭损坏的情况。

水下不连续小目标是指处于海底或埋藏在海床以下一定深度的特征目标物，如弃锚、沉船、方箱、油桶、炸弹等，对于水下浅埋不连续小目标探测是海洋工程勘察、海洋军事应用中的难点，通常使用声学、磁法等方式进行，通过调查船拖曳主动声呐、磁探仪等设备，按预设测线进行扫测，然而在滩浅海及浅水水域，大型调查船机动能力受限，同时由于声学探测的接收阵多为长度较大的等浮线缆或沉入水下一定深度的拖体，存在两方面困难，一方面拖曳设备施工安全无法保证，另一方面受水深限制，线状阵、拖体通过信号叠加提高接收精度的优势也无法发挥。

发明内容

本发明实施例提供了一种海洋浅地层剖面探测系统及方法，实现海底高分辨力三维剖面探测及浅水区高精度水下埋藏不连续小目标探测。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种海洋浅地层剖面探测系统，包括水面航行器，设置于所述水面航行器上的探测控制处理器，还包括设置于所述水面航行器下方的震源和多个水听器，所述多个水听器以所述震源为中心构成一个相对位置固定的接收阵列，且所述多个水听器和所述震源处于同一平面上，所述震源用于向海洋浅地层发射声脉冲波，所述多个水听器用于接收从不同方位反射回的声脉冲波，所述探测控制处理器根据所述多个水听器接收反射声脉冲波的时刻以及所述多个水听器的位置确定探测目标物体的位置。

根据本发明的一实施方式，所述海洋浅地层剖面探测系统还包括定位导航器，所述定位导航器用于获取卫星导航系统提供的授时信息和平面位置信息。

根据本发明的另一实施方式，所述多个水听器排布成N×N的阵列，所述水听器的数量为N²，其中N为偶数。

根据本发明的另一实施方式，所述多个水听器和所述震源排布成N×N的阵列，所述水听器的数量为N²-1，其中N为大于1的奇数。

根据本发明的另一实施方式，所述水听器为压电陶瓷水听器、压阻式水听器或者电阻式水听器。

根据本发明的另一实施方式，所述震源为压电陶瓷震源、布默震源或者电火花震源。

另一方面，本发明实施例还提供了一种海洋浅地层剖面探测方法，包括：

震源向海洋浅地层发射声脉冲波；

多个水听器接收从不同方位反射回的声脉冲波，并获取多个所述水听器的测量时刻和测量位置；

根据多个所述水听器的测量时间和测量位置利用空间交汇算法确定探测目标物体的位置。