200kHz 多波束
Sonic 2024/2022系统组成
GPS
1PPS+ ZDA
GGA
网线
接线盒
PDS2000
数据采集 计算机
3/1/2021
2024 换能器
OCTANS 罗经和运动传 感器
声速剖面 仪
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1、多波束测深仪
• 干端部件包括接线盒
和、数据采集计算机。
• 湿端是一个便携式的
换能器探头。
逆向转 -
无旋转
正向转 +
光纤罗经原理
Z
Y X
OCTANS 光纤罗经及运动传感器
OCTANS 集罗经、运动传感器于一体，可以提供载 体真方位角、纵横摇角度、升沉量等有关信息，是当 今世界上唯一采用光纤陀螺技术、能同时提供真北方 位和运动姿态的固态罗经运动传感器
4、直读式声速剖面仪
AML SVPlus
声速剖面及声速改正
θ1 C1
α11
α21 C2
θ2
声波在声速变化界面发 生折射
C1 C2 Cos(α1) Cos(α2)
Bottom
Bottom after correction
5、多波束数据采集软件
6、多波束数据后处理软件 CARIS HIPS
多波束应用
2024 测得的水下码头柱子
2024 用于场地清除调查
– 把探头放在水中，系 统就可以测量、显示 并输出海底地形，包 括量程范围内的目标 数据。
多波束测深仪是如何工作的？
• 多波束测深仪发射换能器发出一个
声脉冲，在水中传播并被海底或行 进中遇到的其他物体所反射。
• 反射信号同时被探头内数百个独立
的声学基元接收。
多波束测深仪
波束脚印
多波束发射波束
多波束接收波束
多波束系统介绍
ShipScan-from N A V O.mov
劳雷工业公司
海道测量的历史
从 1920年代开始使用单 波束声纳测深
从1960 年代开始使用侧 扫声呐帮助确定海底类型
Side Scan Imagery
海道测量的历史– 多波束
1970 年代中期美国海军从深海调查需要发展起来 后向散射图像类似侧扫深纳图像
船轴向垂直
RP = Origin
+Y’
借助罗经才能确定
+X’
多波束条带在地球
N 坐标下的走向
3、运动传感器
纵摇角度
未经稳定的波 束受船舶运动 影响
实际照射的区域
在水深30米条件下
若船横摇3度
垂直波束将偏移 1.57米
60度方向的波束将偏移 4.46米
希望照射的区域
光纤陀螺原理
• FOG 技术的基础是 Sagnac 效应 :
Sonic 2024 实测结果
长江铜锣峡河段实测图
3/1/2021
Commercial in confidence
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2024多波束实测资料
2024多波束实测沉船
2024多波束实测沉船
谢谢！
波束形成器原理
束控 脉冲长度 波束编号
基元 1 Amp. 1 Gen. 1
基元 2 Amp. 2 Gen. 2
基元 3 基元 4 ..... .
Amp. 3 Amp. 4 ..... .
Gen. 3 Gen. 4 ..... .
触发脉冲发生器
基元 N-2 基元 N-1 基元 N Amp. 30 Amp. 31 Amp. 32 Gen. 30 Gen. 31 Gen. 32
多波束声纳
单波束测深仪的局限性-分辨率
波束立体角的大小 决定了单波束测深 仪的分辨率
小深度 小照射面积
固定的波束 立体角
面积= 立体角x 深度2
大深度 大照射面积
为什么要用多波束系统
单波束
多波束
好的单波束测深仪波束角为 8度
好的多波束测深仪波束角为 0.5 度
为什么要用多波束系统
200 kHz 单波束
相控阵实现波束导向
弧形阵，对表面声速不敏感
平面阵，表面声速非常重要源自Sonic 2024 – 声纳头电子部件
3/1/2021
Commercial in confidence
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2、GPS 接收机
RP = Origin
+Y’ +X’
N
3、罗经
RP = Origin
+Y
由安装决定了多波
+X
束实测条带总是与
较好的单波束的波束角 为 8 度
波束角大小由什么决定 ？
换能器越大，波束角越小
换能器形式
直径为D的圆平面阵 边长为L的方形平面阵
波束宽度
λ/ D 0.89 λ/ L
长度为L的连续线阵
间距为 l ≤ λ/2 的 n元线列阵
0.89 λ/ L 0.89 λ/ n l
波束导向
相控阵
对声源阵中不同基元接收到的信号进行适当的相位或时间延迟可实现波束 导向
波束形成 - Mills 交叉原理
形成的接收波束 0.5° to 3.0°
发射波束 1.0° to
3.0°
一个波束脚印
波束变窄的方法 -- 干涉
振源个数越多波束越窄
波束角度决定水平分辨率
30米水深时，对应的最小脚印宽： 0.5 度波束角：0.13 米 1.5 度波束角：0.39 米 8 度波束角： 4.19 米