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美国海军电子海图显示与信息系统发展与启示

电子海图显示与信息系统（ECDIS）能大幅提高军事航海作业效率、保障航行安全、改善战场空间态势感知，满足信息化条件下海战对高效、精确、智能化导航和作战需要，是以往几个世纪之久的纸质海图导航方式的跨越性重大转变。美军采用海军电子海图显示与信息系统（ECDIS-N），北约采用舰艇电子海图显示与信息系统（WECDIS），纷纷从纸图导航向电子海图导航的转变。20世纪90年代美军论证将民用电子海图导航系统与海军需求融合成ECDIS-N系统。1998年海军作战部长发布《美国海军电子海图显示与信息系统政策》，指出ECDIS-N将是21世纪美海军导航系统的中心部分。2001年1月颁布军用标准《海军电子海图显示与信息系统性能标准与测试方法》。2005年7月美军公布未来几年其海军传统纸质海图将完全由先进、交互、电子导航系统取代，2009年在水面舰艇和潜艇上装备ECDIS-N系统。2011年《美国海军作战部长指南》指出美军加快向ECDIS-N转变，作为各型舰艇必需导航手段。

  • 2022-02-28
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关于多波束声速剖面改正问题的探讨

在多波束测量中，由于多个波束分布于同一个扇面内，波束的发射方向与垂面或平行，或存在一定的夹角。声波是声纳测深系统的测量工具，波束在水中的传播路径完全取决于声速在水中的传播特性。由于海水为非均匀介质体，入射角不为零的波束在海水中传播轨迹为一连续折线或曲线。通常认为，实际声速剖面的精确测定对测量精度有较为重大的影响，那么作业人员该如何把握声速剖面的测量密度和测量间隔才能满足水深测量的精度要求呢？本文针对实际声速剖面测量中可能出现的随机误差和整体偏差两种情况，设计了模拟的声速剖面，然后采用常梯度声线跟踪算法计算波束脚印，分析了声速剖面对测量结果的影响情况，给出了实际工作中测定声速剖面一些建议。

  • 2022-02-28
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海上浅地层剖面处理的关键去噪技术

浅地层剖面测量是一种基于水声学原理的连续走航式探测浅部地层结构和构造的地球物理方法，因其具有低耗、高效、直观的特点，在探查海底浅部地层结构，了解断裂构造的分布、埋藏古河道、浅层气、海底塌陷和滑坡等地质灾害情况，在航道建设、管道检测等近海工程以及海沙资源调查、天然气水合物调查、冷泉探测等资源调查中得到了广泛的应用。为国民经济可持续发展、海域划界和国防建设提供基础地质资料。

  • 2022-02-28
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从飞机失联事件谈光纤水下声音探测技术

人类对于水下探测与搜寻基本靠‘声’。人类的听力系统并非为水中环境而设计，潜入水后“听”到的一切都变得模糊起来，仿佛一切水下的东西都在朦胧的声音中变得缓慢而压抑，而极深的海底则是一片绝对寂静。事实上，声音能以五倍于空气中的速度在水中传播。

  • 2022-02-28
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拖曳声源深海脉冲多途效应及直达波传播特征

直达波是指由发射声源传播至水听器，而不与边界发生相互用的声波。当声源与水听器同时位于浅表层，且深度远小于水深时，直达波还包括海面一次发射的声波[2]，并将与海面、海底同时作用后的声波统称为海底反射波。深海脉冲传播多途效应相对显著，对于高信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）数据，可从时域波形对目标信号进行识别区分，进而得到各声波的到达时差、声强差异；对于多元垂向阵（vertical line array，VLA），可对比研究多途声波的垂向分布特征。

  • 2022-02-28
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蛙人水下信息系统发展综述

水声通信设备用于潜水员与岸上指挥员之间的通信。传声器将指挥员的声音信号转换成电信号，电信号通过主机处理器转换为超声波信号发送到水里。超声波信号处理器接收到信号后，将其转换为电信号，电信号再通过面罩转换为声音信号传输给潜水员。水声无线通信是蛙人水下通信的主要发展趋势。相比于有线通信，水声通信距离远，可以达到10km，通信设备不影响蛙人水下作业，特别适合水下作战蛙人使用。

  • 2022-02-28
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三维全景成像声呐系统在水下细部结构检测中的应用

目前水工建筑物或水下细部结构检测的主要技术手段有水下目视检测、水下激光成像、水下声呐成像等。其中，水下目视检测方法是利用目力、水下照相或录像等进行检测的方法，该方法虽操作方便、简单、应用面广，但其检测结果依赖于相机的成像效果及潜水员的业务素质，且存在一定的人身安全风险。水下激光成像方法是利用激光对水下建筑物进行扫描成像分析的检测方法，因激光在水中产生严重散射且能量损耗很大，因而检测的范围较小、成像质量较差。水下声呐成像是通过发射和接收声波进行测距定位的检测方法，分为单波束与多波束；单波束的声波发射角较大，其测量的精度相对较差；多波束可同时发射和接收多个波束，按其功能和扫描方式又分为多波束测深系统、侧扫声呐、三维成像声呐，多波束是近年发展的一种探测新技术，具有高效率、高精度、高分辨率、全覆盖的明显特点。三维成像声呐系统，借助三维显示技术，可提供水下目标外形轮廓的更多细节描述，是目前水下细部结构检测比较先进的手段。为此，本文以水下三维全景成像声呐系统（BV5000-1350）为例，介绍了其组成部分、工作原理、技术要点和应用范围，并通过工程检测实例，说明了其适用性和推广价值，为水下建筑物的探测提供了重要的技术手段。

  • 2022-02-28
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应用侧扫声呐的海底目标探测技术研究

多波束测深系统以条带测量的方式，可以对海底进行100%的全覆盖测量，每个条带的覆盖宽度可以达到水深的数倍。应用这种高新技术，不仅可以获得高精度的水深地形数据，还可以同时获得类似侧扫声纳测量的海底声像图，为人们提供了直观的海底形态；侧扫声纳的出现为海底探测提供了完整的海底声学图像，用于获得海底形态，并对海底物质的纹理特征进行定性的描述。利用侧扫声纳和多波束测深系统能够探测海底地形、地貌、障碍物的特点，侧扫声纳和多波束测深系统在大陆架测量、港口疏浚、渔业捕捞、水利和生态监测、海底电缆探测、油气管道布设路径地形测绘以及轮船锚泊海区检测等方面均得到了广泛的应用，且取得了明显的效果，两者都是开发和利用海洋资源必需的仪器设备。

  • 2022-02-28
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