三维摄像声纳简介

相控阵三维声学摄像声纳简介

相控阵三维声学摄像声纳（以下简称三维摄像声纳）是“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）海洋技术领域海洋环境立体监测技术项目，其研究目标是通过接收水中物体的反射信号，经过后置处理，将水下物体的图像在终端设备上显示出来。相控阵三维声学摄像声纳通过声学手段得到水中物体或水底等目标的实时三维彩色图像，并提供任意视角供用户观察目标，从而使用户更加全面地了解目标的三维空间立体信息。

三维摄像声纳的工作原理及视窗如图1所示：

图1 三维摄像声纳的工作原理及视窗示意图

在湖上试验过程中，三维摄像声纳通常采用垂直吊装方式，方便观察人为吊装入水目标的轮廓，如图2所示：

图2 三维摄像声纳的垂直吊装方式

在3～5米处放置三维目标，如图3所示：

图3 三维目标入水

通过三维摄像声纳，可以看到放置目标的图像，如图4所示：

图4 水下放置目标的图像

在海上试验过程中，为了观察海底目标，通常采用水平方式安装三维摄像声纳，并确保载体不遮挡三维摄像声纳的发射波束，如图5所示：

图5 三维摄像声纳的水平安装方式示意图

通过走航试验，可以看到水下固定锚链的图像拼接结果和海底典型地形地貌的单帧图像与拼接结果，分别如图6、图7和图8所示：

图6 水下固定锚链的拼接图像

图7 海底典型地形地貌的单帧图像

图8 海底典型地形地貌的拼接图像

强大的软件功能，让用户通过手中的鼠标拖动物体的图像，即可从各个角度观察水中物体。

相控阵三维声学摄像声纳的主要技术指标为：

工作频率：300kHz；

角度分辨率：0.390；

距离分辨率：2cm；

视角范围：500（水平）×500（垂直）；

预成波束个数：16384（128<水平>×128<垂直>）个；

最大工作深度：100米；

最小探测距离：2米；

最大探测距离：200米；

水下设备体积（不含夹具）：575mm×375mm×255mm；

更新速率：2～10次/秒，在30米量程内的最大拍摄速度为20次/秒；

额定功耗：<350瓦；

水下设备水中重量：<30千克。

与目前国际上通用的其他图像声纳相比，相控阵三维声学摄像声纳是一种真正的三维图像声纳，它具有成像清晰、实时性好、允许载体高速运动和具有运动目标检测与识别的优点。因此，它在海上油气田开发与开采、海底输油与输气管道检查与监测、海港墙壁检查、蛙人探测、水雷和水雷类目标识别、水下航行器的避障与导航等各方面具有广阔的应用前景。具体可以概括为以下几个领域：

3D结构检查，如桥墩检查、大坝检查、海港墙壁及码头检查、堤坝的冲刷及侵蚀监测、船体检查、钻井平台拆除等；

3D现场勘测（管道检测）、水下测量；

水下施工、水下勘探、水下检查；

沉船打捞、船体扫描、走私检测；

海底探索发现、水下考古、蛙人与反蛙人。

随着今后我国经济和军事力量的进一步崛起，我国在海上的经济利益日益增大，海上资源勘探和开发、海上交通运输将成为我国经济发展的重要支柱。如何确保我国重要港口、锚地及海上重要设施的水下安全是我国国家安全体系建设的重要课题。近年来，我国在南海、钓鱼岛等海域与周边国家的摩擦越来越大，非军事直接对抗的手段将在今后大量应用和发展。因此，加快建设我国水下防御监控体系已成为我国经济、军事发展不可回避的问题，特别是对我国重要港口、锚地及海上设施的水下安防体系建设尤为重要。

相控阵三维声学摄像声纳是一种可广泛应用于海军港口安防、水下目标（水雷）识别、蛙人的探测和识别的高频图像声纳，在不远的有较大的应用需求。

附：设备清单

摄像工作总结

摄像工作计划

节目摄像岗位职责

电视摄像岗位职责

摄像实习报告