マルチビームイメージサウンド

シングル周波数&デュアル周波数マルチビームイメージサウンド

その体積が小さいため、微小プラットフォームに応用する理想的な設備であると同時に、頑丈な構造を持ち、大型の作業レベル水中ロボットと水中地形を測定する構造応用にも好ましい

シングル周波数&デュアル周波数マルチビームイメージサウンド

その体積が小さいため、微小プラットフォームに応用する理想的な設備であると同時に、頑丈な構造を持ち、大型の作業レベル水中ロボットと水中地形を測定する構造応用にも好ましい



南京聚海情報科学技術有限公司

マルチビーム画像音響は次世代の小型画像音響であり、水中で広く応用されている。それらは体積が小さいため、微小プラットフォームに応用する理想的な設備であると同時に、頑丈な外形構造を持ち、大型の作業級水中ロボットや水中地形構造の測定などの応用の選択でもある。

マルチビーム画像音響バーは500 m、1000 m、4000 mの異なる耐圧選択を有する。

Mシリーズ：標準モデル、耐圧500 m。

MTシリーズ：すべてのMシリーズの利点を持ち、チタンシェル、耐圧1000 m。

MDシリーズ：チタンシェル、耐圧4000 m、深水環境作業用。

特徴：

1、周波数範囲375 kHzから3.0 MHz、単周波数、二周波数システム、水中ナビゲーション、水中態勢感知と検査作業に適している。

2、広い視野角範囲、130度水平、20度垂直ビーム角を提供する。

3、幅広いレンジ能力、0.1 mから200 mです。

4、ハイビジョン画質、角度解像度は最小0.25度。

5、優れた画像解像度、レンジ解像度は2 mmに達することができる。

6、簡単で直感的な操作ソフトウェア。

7、出力リアルタイム画像の更新率は40 Hzに達する。

パフォーマンスパラメータ：

機械パラメータ

Mシリーズ MTシリーズ MDシリーズ

尺寸 125mm (L) x 122mm (W) x 62mm (H) 125mm (L) x 122mm (W) x 62mm (H) 125mm (L) コネクタ x ø125mm を除く

材質アルミチタンチタン

重量 980g（空気）、360g（水） 1350g（空気）、730g（水） 2.5kg（空気）、1.45kg（水）

耐圧500m 1000m 4000m

温度範囲（動作）-5°c up to+35°c-5°c up to+35°c-5°c up to+35°c

温度範囲（記憶）-20°c up to+50°c-20°c up to+50°c-20°c up to

M370s M750d M1200d M3000d

MT370s MT750d MT1200d MT3000d

MD370s MD750d MD1200d MD3000d

频率 375kHz 750kHz/1.2MHz 1.2MHz/2.1MHz 1.2MHz/3.0MHz

レンジ（Maximum）200 m 120 m/40 m 40 m/10 m 30 m/5 m

レンジ（Minimum）0.2 m 0.1 m 0.1 m 0.1 m

レンジ分解能8mm 4mm / 2.5mm 2.5mm / 2.5mm 2.5mm / 2mm

最大更新率40Hz 40Hz 40Hz 40Hz

水平検出角130°130°/130°130°/60°130°/40°

垂直検出角20°20°/20°20°/12°20°/20°

ビーム数256 512 512 512

角度分解能2°1°/0.6°0.6°/0.4°0.6°/0.4°

ビーム間隔0.5°0.25°/0.25°0.25°/0.16°0.25°/0.1°

電気指標

M シリーズ

MTシリーズ MDシリーズ

接口 インパルス IE55 シリーズ、6-way インパルス MC シリーズ、6-way（シリング SeaNet/バートンオプション）

通讯 4-ワイヤー100-BaseTイーサネット、2ワイヤーDSL拡張モジュール 4ワイヤー100-BaseTイーサネット、2ワイヤーDSL拡張モジュール

电压 12V から 32V DC 非隔離 18V から 32V DC 隔離

功率 10W〜35W（モデルおよび範囲によって異なる*） 10W〜35W（モデルおよび範囲によって異なる*）

音速の計算温度と圧力センサ、音速の計算温度と圧力センサ、音速の計算に用いる

動作原理

従来、ソナーは、センサ（送信機および受信機）を回転させることにより、その前方または周囲のセクタを走査する機械的装置である。各トランスデューサ位置では、1つの音響パルスが水中に送信され、受信機が収集したエコーがディスプレイに描画されます。必要な解像度に応じて、画像を更新するには数十秒かかることがあり、その間にソナーの移動によって画像が汚れたり歪んだりすることがあります。メカニカルソナーとは異なり、Oculusは、単一の送信パルスからエコーを収集し、「ビーム形成」と呼ばれるプロセスを使用してデータを数学的に画像に合成する受信機のセットである運動部品のないマルチビームソナーです。これにより、1秒間に複数回画像を生成し、カメラの出力のようにリアルタイムで表示することができます。

いくつかのOculusソナー（名前の末尾に「d」接尾辞が付いている）は2周波数であり、低周波と高周波動作モードを有しており、オペレータはそれぞれより長い音響範囲または高解像度画像の間で選択することができる。

ソナー画像は、オペレータから見れば、その前方領域をカバーする上から下へのビューとして表示され、選択された周波数モードに応じて、ソナー画像は水平方向に130°、垂直方向に20°照らすことができるため、いくつかのトレーニングと練習を経て説明する必要があります。ディスプレイ上のターゲットとテクスチャの明るさは、それらがどれだけの音を反射しているか（ガスや緻密な材料が泥、砂、泥よりも反射している）を表し、音の影は物体や海底の幾何学的形状に応じて投影することができる。

既知の水中音速（VOS−「c」）とエコーを受信する時間（「t」）を組み合わせることにより、ソナーは音声伝播の距離（「d」）を計算することができる。

音はソナーから目標物体に伝えてから返さなければならないので、ソナーと目標の間の距離（“r”）は総距離の半分である。

現実世界では、ソナーは複数の目標を前方に見ることになる。送信されたサウンドパルスは、各ターゲットを異なる時間で反射しますが、受信機は、ターゲットを往復するサウンドに対して、最大動作範囲の2倍に相当する時間帯にすべてのエコーを記録します。

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受信されたエコーは単一の受信信号に結合され、その時間位置は直接距離に依存し、各エコーの強度は目標の反射の程度に依存する。

密度が水と非常に異なる目標（例えば、ガス/空気または岩石/コンクリート）は強い反射性とエコーを持ち、スラリー、スラッジ、砂、植物などの材料からのエコーは弱いエコーを持つ

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ビームモード

ソナーの働き方を考えるときは、暗い部屋で使う懐中電灯としてソナーをイメージするのが役に立つかもしれません。使用者はフレアが照らす部屋の部分だけを見ることができ、フレアのビームが狭いと視野が小さくなります。

同様に、ソナーは、水平ビームモード及び垂直ビームモードと呼ばれる、音が「照射」される領域に対して一定の幅及び高さを有する。

名前の接尾辞が「d」のOculusソナー（M 750 dやM 1200 dなど）は、低周波数と高周波の2つの動作モードをサポートする2周波デバイスです。単一周波数Oculusソナー（名前の接尾辞はM 370 sなど）は、低周波動作モードのみをサポートします。E

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各モードには、次の図に示すように独自のビームモードがあります。

ターゲットの可視性

ソナービーム内にある物体（またはターゲット）は音響的に「照明」され、エコー（ターゲット）を受信することができますが、それ以外のオブジェクト（ターゲット・和）はソナーディスプレイに表示されない可能性があります：

上のグラフはソナービームの境界を示しているが、これは実際には音波の「半電力」レベルを表していることに注意すべきである。この領域外の垂直ターゲットはディスプレイで見ることができますが、ビームモードから遠ざかるにつれて、エコーレベルは急速に低下します。

水平方向では、「トップダウン」表示の幅が固定されているため、ビームモード以外の画像は表示されません。

ソナーはエコーの垂直到達角を決定できないため、2つのターゲットがソナーの前方に位置し、互いに垂直距離が同じである場合、ソナーは2つのターゲットをエコーの組み合わせの単一の結果として表示します。

海底を見る

前節で議論したように、ソナーは水平幅、垂直幅の狭い照明ビームを持つハンドヘルド懐中電灯と見なすことができます。この類比を続けると、オペレータディスプレイに表示されるソナー画像は、照明された領域の「上から下へ」ビューと見なすことができます。検索と測位活動または海底調査を実行したいユーザーには、Oculusをディスプレイに設置して、異なる数の海底を照らして見ることができます。

ソナーが海床に近づき、下に傾斜している場合は、前面の小さなバーだけが表示されます。海底から高いを取得することにより、オペレータはより広いハーネスを照らすことができ、ディスプレイをよりよく利用することができる.

ソナーサーチが必要な前方の海床の場合、海床の上方の高さとソナーの下方の角度をバランスさせて、海床のヒヨコを大きく照らすために表示するのが最適な用途である.

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非常に一般的な規則として、下向き角度が15°で、高さが作業範囲の10%より高い場合、ソナーはディスプレイ上で最適な70%の海底被覆率を実現することができます。すなわち、20 m範囲の場合、ソナーは海床の上に約2 m、80 m範囲の場合、高さは約8 mに増加する必要があります。

音響陰影

ソナーの「照明」は音響陰影を生成するために使用され、オペレータがソナーの前方目標の高さ、形状、方向を決定するのに非常に役立つため、ソナーとフレアの間の類似性は継続して存在する。

前述したように、ディスプレイは、Oculusの前方の自己上向き（または衛星）ビューとして見ることができます。

1.1.エコーについて

ソナーディスプレイは、その前方領域の上から下への画像と見なすことができると言及されているが、この種類の比にはいくつかの限界がある。

ソナーが画像を側面から照らす場合、ソナーに最も近いターゲットエッジまたは表面だけが照らされます。

ターゲット面が一定の角度を持つと、いくつかの入力音響波がソナーに反射し、他の音響波が異なる方向に分散し、ターゲットの全体的な輝度が低下します。

次の図は、この点を示しています。赤で強調表示された3つの単純なターゲット上のディスプレイ上で最も明るい領域と、これらの領域の実際のターゲット内での表示方法を示しています。

ソナーとターゲットとの距離に応じて、画像に顕著な影響を与えることもできる。

送信機から音波が伝播するため、遠方のターゲットが投影する影はその後ろで狭くなるが、ソナーが近づくと影の幅が増加する。これらの場合、オペレータはこれらの影が他のターゲットを隠す可能性があることを認識する必要があります。それは、それらを照らす音がないためです。

オペレータの視認性が近くのターゲットの影によって制限されている場合は、海底の上のソナー高さ（および影のターゲット）を高めることに力を入れ、ソナーを下に傾けて補償することができます。

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エコーについて

ソナーディスプレイは、その前方領域の上から下への画像と見なすことができると言及されているが、この種類の比にはいくつかの限界がある。ソナーが画像を側面から照らす場合、ソナーに最も近いターゲットエッジまたは表面だけが照らされます。

ターゲット面が一定の角度を持つと、いくつかの入力音響波がソナーに反射し、他の音響波が異なる方向に分散し、ターゲットの全体的な輝度が低下します。次の図は、この点を示しています。赤で強調表示された3つの単純なターゲット上のディスプレイ上で最も明るい領域と、これらの領域の実際のターゲット内での表示方法を示しています。

範囲と周波数と画質

前述したように、Oculusソナーの中には2つの動作モードがあります。

・広い視野角での遠隔操作を可能にする低周波。検索と測定タスクに便利です。

・高周波、短範囲でより詳細で視野角が狭い–

これは近距離ターゲットの詳細な研究に有用である。

次の図は、2つの動作モードにおける同じ試験場の比較を示しています。

ソナー操作のまとめ

一般的に、次の点でソナーの動作をまとめています。

・ソナー画像は、ターゲット前縁から受信したエコーの「トップダウン」表示を示す。

・ソナービームが照らすターゲットしか見えない：

o水平面130°/80°、周波数モードに依存

o 20°/12°垂直方向、これは半電力点ですが、それ以外に暗い目標が現れる可能性があります。

・垂直情報が利用できないため、ソナービーム中の垂直位置合わせまたはオーバーラップしたターゲットは単一エコーに統合される。

・緻密または気体目標はディスプレイ上で最も明るく見えるが、泥とスラッジは非常に暗く見える。

・ターゲットは、特にソナーがターゲットに近づくと、その背後にあるターゲットのすべてまたは一部を遮る可能性があるサウンドシャドウを投影する。

・ターゲットの照明角度を変更するために海床の上の高さを変更し、ソナー画像上の特徴を説明するのに役立ちます。

・高ノイズ（岩石／巨石）環境において、利得制御を使用して微弱ターゲットを強化するか、バックグラウンドノイズ反射を低減する。

・可能であれば、要求の範囲と詳細度に応じて異なる周波数モードを使用する：

o低周波モードは広視野角（130°）を実現でき、ソナーサポートの範囲は最も長い。

o高周波モードは詳細な高解像度画像を提供することができるが、画角（80°）とより短い範囲設定は減少している。

・海床ナビゲーションまたは測定時に、ソナーを水平に取り付け、前方を指し、やや下に傾斜させる（10〜15°）。

・ソナーを使用した経験を得ながら、ディスプレイ上の最適な海底被覆の良い経験則は、海底の高さを選択したソナー範囲の約10%に維持することである。

・測定範囲を正確に校正するために、操作現場のソフトウェアに正しい水鉱化度が入力されているかどうかを確認してください。