本科毕设论文-—三维成像声纳.doc

三维成像声纳姓名：徐静班级：1013105专业：光电子技术与科学院校：长春理工大学光电信息学院目录摘要第一章声呐1.1声呐的概述1.2三维成像技术1.3三维成像声呐的发展现状三维成像声呐的工作原理三维成像声呐的应用三维成像声纳的选择结论和展望摘要声纳的发展背景：海洋蕴藏着丰富的矿产和能源，同时又具有重要的军事地位，海洋开发日益受到人们的重视。首先，全球能源日益紧张，所以开发新的能源和空间十分必要，海洋是个巨大的能源宝库，具有很大的开发潜力。其次，我国海岸线绵长，海域辽阔，了解海域特点、海底地形地貌状况对维护国家安全很有必要。从上面可以看到成像声纳有着十分广泛的用途，不仅关系到军事方面，而且还关系到国民经济生活发展的很多方面，所以研究和发展成像声纳十分必要和迫切。三维成像声纳所使用的可视化技术，将大量枯燥的数据以生动的立体图形图像的方式表现出来，使人们能够对声纳数据进行更直观的解释和分析，提高水下探测的工作效率。借助成熟的三维显示技术，三维图形可被缩放、移动和转动、测距，以便工作人员可以从各种视角更好地进行观察和理解，提供准确、科学的依据。1.1声呐的概述声呐是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：声音导航与测距，SoundNavigationAndRanging”是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型，属于声学定位的范畴。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/78155.htm"水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪；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。此外，声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信，以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。1.2三维成像技术通常我们说一个客观的世界是三维的，客观世界的三维图像通过某种技术把它记录下来然后处理、压缩再传输出去，显示出来，最终在人的大脑中再现客观世界的图像，这个过程就是三维成像技术的全过程。1.3三位成像声纳的发展现状三维成像声纳与普通的多波数声纳的区别，在于它具有更高的分辨率，从而可以提供水下目标外形轮廓的更多细节描述。高分辨率成像声纳在对水下目标进行成像时，能够提供非常优秀的图像质量，从而可以对目标进一步地跟踪和识别。目前最前沿的三维成像声纳是以声透镜技术为基础，它能提供目标的实时动态视频图像，质量小、尺寸小，可以装载到各种AUV、ROV上进行水下作业。声视觉导航：给出目标物尺寸和方位信息海底地貌检测：提供海底的等高线图和地理参考数据，海图的绘制。残骸搜索：提供失事船只残骸的详细信息堤坝的检测：提供堤坝的裂缝信息管道检测：对海底油气输送管道进行安全检查桥墩探伤：检测受损桥墩的险情海港检测：给出水下目标的回声及运动轨迹和速度海床检测：矿产资源和能源勘探图1-1海图图1-2失事船只残骸声纳工作的基本原理声纳头发射声音波束的频率是特定的，声纳头发射波束，波束经过障碍物反射，声纳头接收声音信号，将其转化为电信号；再通过RS232协议将电信号传输至水下光端机，光端机把电信号转化为光信号，光信号通过光缆传输至水上光端机，水上光端机把光信号转化为电信号，再通过RS232协议传输至声纳控制单元，声纳控制单元利用声纳的操作软件（如SeanetPro）把声纳头扫描到的信息以图像的形式显示在显示屏上。在水上，可以通过操作软件或控制单元面板控制声纳。标准的声纳水下接头的是由Tritech提供的6针的接头，如图2-4所示。图2-1声纳发射与接收信号图2-2声纳控制软件界面图2-3声纳工作线路图2-4声纳的六针接头第三章产品介绍及其应用示例3.1产品介绍3.1.1Gemini720iGemini720i是一种紧凑型实时高频sonar，它创设了多波束成像声纳的新标准，优化的信号处理电路设计使Gemini720isonar提供清晰的实时图像；一个集成的声速计能进行图像的锐化和精确测距；声纳数据能呈现在Tritech公司的SenetPro或Gemini的独立操作软件上。如图3-1：图3-1Gemini720i系统的主要技术规格：工作频率720KHz声学角度分辨率1.0°扫描扇区120°波束个数256有效角度分辨率0.5°垂直波束宽度20°探测距离0.2m-120m扫描速率10-30Hz距离分辨率8mm接口规格：Powerconsumption35WSupplyvoltage18-75VDCCommsEthernet(10/100BaseT)orVSDL(withEth