Sona hình ảnh đa chùm

Sona hình ảnh đa chùm tần số đơn&kép

Do kích thước nhỏ của nó, nó là một thiết bị lý tưởng để áp dụng cho các nền tảng nhỏ, đồng thời, nó có cấu trúc mạnh mẽ và cũng được ưa thích cho các robot dưới nước lớn cấp làm việc và các ứng dụng xây dựng khảo sát địa hình dưới nước.

Tần số đơn&đôiSona hình ảnh đa chùm

Do kích thước nhỏ của nó, nó là một thiết bị lý tưởng để áp dụng cho các nền tảng nhỏ, đồng thời, nó có cấu trúc mạnh mẽ và cũng được ưa thích cho các robot dưới nước lớn cấp làm việc và các ứng dụng xây dựng khảo sát địa hình dưới nước.



Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Nam Kinh Juhai

Sonar hình ảnh đa chùm là một thế hệ mới của sonar hình ảnh nhỏ gọn với nhiều ứng dụng dưới nước. Do kích thước nhỏ của chúng, chúng là thiết bị lý tưởng cho các ứng dụng trên các nền tảng nhỏ, đồng thời nó có hình dạng chắc chắn và là sự lựa chọn cho các ứng dụng như robot dưới nước cấp làm việc lớn và đo cấu trúc địa hình dưới nước.

Sonar hình ảnh đa chùm có các tùy chọn chịu áp suất khác nhau 500m, 1000m, 4000m.

Dòng M: Mô hình tiêu chuẩn, chịu áp lực 500m.

MT Series: Có tất cả các ưu điểm của M Series, vỏ titan, chịu áp lực 1000m.

MD series: Titanium nhà ở, áp lực kháng 4000m, cho công việc môi trường nước sâu.

Tính năng:

1, Dải tần số 375kHz đến 3.0MHz, hệ thống tần số đơn và kép, thích hợp cho điều hướng dưới nước, nhận thức tình huống dưới nước và công việc phát hiện.

2, Cung cấp phạm vi góc nhìn rộng, ngang 130 độ, góc chùm thẳng đứng 20 độ.

3, Phạm vi rộng khả năng, từ 0. 1m đến 200m.

4, chất lượng hình ảnh HD, độ phân giải góc tối thiểu 0,25 độ.

5, độ rõ nét hình ảnh nổi bật, độ phân giải phạm vi lên đến 2mm.

6, Phần mềm vận hành đơn giản và trực quan.

7. Tốc độ cập nhật hình ảnh thời gian thực ra cao tới 40Hz.

Thông số hiệu suất:

Thông số cơ khí

Dòng M Dòng MT Dòng MD

尺寸 125 mm (L) x 122mm (W) x 62mm (H) 125mm (L) x 122mm (W) x 62mm (H) 125mm (L) không bao gồm đầu nối x ø125mm

Vật chất Nhôm Titanium Titanium

重量 980 g (không khí), 360g (nước) 1350g (không khí), 730g (nước) 2,5kg (không khí), 1,45kg (nước)

Chịu áp suất 500 m 1000m 4000m

Phạm vi nhiệt độ (làm việc) -5 ° c lên đến+35 ° c -5 ° c lên đến+35 ° c -5 ° c lên đến+35 ° c

Phạm vi nhiệt độ (lưu trữ) -20 ° c lên đến+50 ° c -20 ° c lên đến+50 ° c -20 ° c lên đến

M370s M750d M1200d M3000d

MT370s MT750d MT1200d MT3000d

MD370s MD750d MD1200d MD3000d

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

Phạm vi (Maximum) 200m 120m/40m 40m/10m 30m/5m

Phạm vi (Minimum) 0,2m 0,1m 0,1m 0,1m

Độ phân giải dải 8 mm 4mm / 2.5mm 2.5mm / 2.5mm 2.5mm / 2mm

Tốc độ cập nhật tối đa 40 Hz 40Hz 40Hz 40Hz

Góc phát hiện ngang 130 ° 130 °/130 ° 130 °/60 ° 130 °/40 °

Góc phát hiện dọc 20 ° 20 °/20 ° 20 °/12 ° 20 °/20 °

Số chùm 256 512 512 512 512

Độ phân giải góc 2 ° 1 °/0,6 ° 0,6 °/0,4 ° 0,6 °/0,4 °

Khoảng cách chùm 0,5 ° 0,25 °/0,25 ° 0,25 °/0,16 ° 0,25 °/0,1 °

Chỉ số điện

Dòng M

Dòng MT Dòng MD

接口 Impulse IE55 Series, 6 chiều Impulse MC Series, 6 chiều (tùy chọn Schilling SeaNet / Burton)

通讯 4- dây 100-BaseT Ethernet, mô-đun mở rộng DSL 2 dây 4 dây 100-BaseT Ethernet, mô-đun mở rộng DSL 2 dây

电压 12 V đến 32V DC không cô lập 18V đến 32V DC cô lập

功率 10 W đến 35W (phụ thuộc vào mô hình và phạm vi*) 10W đến 35W (phụ thuộc vào mô hình và phạm vi*)

Cảm biến nhiệt độ và áp suất cảm biến,Tính toán nhiệt độ và áp suất cảm biến cho tốc độ âm thanh,Tính toán tốc độ âm thanh

Nguyên tắc hoạt động

Theo truyền thống, sonar là một thiết bị cơ khí quét khu vực phía trước hoặc xung quanh nó bằng cách xoay các cảm biến (máy phát và máy thu). Tại mỗi vị trí đầu dò, một xung âm thanh sẽ được truyền vào nước và tiếng vang được thu thập bởi máy thu sẽ được vẽ trên màn hình. Tùy thuộc vào độ phân giải mong muốn, hình ảnh có thể mất vài chục giây để cập nhật và bất kỳ chuyển động nào của sonar trong thời gian đó có thể làm hỏng và làm méo hình ảnh. Không giống như sonar cơ học, Oculus là một sonar đa chùm không có bộ phận chuyển động, một nhóm các máy thu thu thập tiếng vang từ một xung truyền đơn lẻ và kết hợp dữ liệu một cách toán học thành hình ảnh bằng cách sử dụng một quá trình gọi là "beamforming". Điều này cho phép hình ảnh được tạo ra nhiều lần mỗi giây và được xem trong thời gian thực như đầu ra của máy ảnh.

Một số sonar Oculus (với hậu tố "d" ở cuối tên) là tần số kép và có chế độ hoạt động tần số thấp và tần số cao, cho phép người vận hành lựa chọn giữa phạm vi âm thanh dài hơn hoặc hình ảnh có độ phân giải cao tương ứng.

Hình ảnh sonar cần được đào tạo và thực hành một chút để giải thích, vì trong mắt người vận hành, được hiển thị dưới dạng quan điểm từ trên xuống bao phủ khu vực phía trước của nó, hình ảnh sonar có thể được chiếu sáng 130 ° theo chiều ngang và 20 ° theo chiều dọc, tùy thuộc vào chế độ tần số đã chọn. Độ sáng của các mục tiêu và kết cấu trên màn hình cho biết chúng phản xạ bao nhiêu âm thanh (khí hoặc vật liệu dày đặc phản xạ nhiều âm thanh hơn bùn, cát và bùn), trong khi bóng âm thanh có thể được chiếu dựa trên hình dạng của vật thể hoặc đáy biển.

Bằng cách kết hợp tốc độ âm thanh đã biết trong nước (VOS – "c") với thời gian nhận được tiếng vang ("t"), sonar có thể tính toán khoảng cách mà âm thanh truyền đi ("d").

Vì âm thanh phải được truyền từ sonar đến vật thể mục tiêu và sau đó quay trở lại, khoảng cách giữa sonar và mục tiêu ('r') bằng một nửa tổng khoảng cách.

Trong thế giới thực, sonar sẽ nhìn thấy nhiều mục tiêu phía trước. Các xung âm thanh phát ra sẽ phản xạ mỗi mục tiêu vào các thời điểm khác nhau, nhưng máy thu sẽ ghi lại tất cả các tiếng vọng (đối với âm thanh đến và đi từ mục tiêu) trong một khoảng thời gian tương đương với gấp đôi phạm vi hoạt động tối đa.

Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Nam Kinh Juhai

Tiếng vọng nhận được được kết hợp thành một tín hiệu nhận duy nhất, vị trí thời gian của nó liên quan trực tiếp đến khoảng cách, trong khi cường độ của mỗi tiếng vọng phụ thuộc vào mức độ phản xạ của mục tiêu.

Các mục tiêu có mật độ rất khác với nước (như khí/không khí hoặc đá/bê tông) sẽ có phản xạ và tiếng vang mạnh, trong khi tiếng vang từ các vật liệu như bùn, bùn, cát và thực vật sẽ có tiếng vang yếu hơn.

Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Nam Kinh Juhai

Chế độ Sound Beam

Khi xem xét cách sonar hoạt động, có thể hữu ích khi nghĩ về sonar như một đèn pin được sử dụng trong một căn phòng tối. Người dùng chỉ có thể nhìn thấy một phần của căn phòng được thắp sáng bởi ngọn đuốc, và nếu chùm ánh sáng của ngọn đuốc hẹp hơn, tầm nhìn của nó sẽ giảm.

Tương tự, sonar có chiều rộng và chiều cao cố định cho các khu vực mà âm thanh "chiếu sáng", được gọi là các mẫu chùm tia ngang và dọc.

Oculus sonar với hậu tố tên "d" (ví dụ M750d và M1200d) là các thiết bị băng tần kép hỗ trợ hai chế độ hoạt động, tần số thấp và tần số cao. Sonar Oculus tần số đơn (với hậu tố tên's', chẳng hạn như M370) chỉ hỗ trợ chế độ hoạt động tần số thấp. E

Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Nam Kinh Juhai

Mỗi chế độ có chế độ chùm tia riêng, như trong hình dưới đây:

Tầm nhìn mục tiêu

Một đối tượng (hoặc mục tiêu) nằm bên trong chùm sonar sẽ được "chiếu sáng" bằng âm thanh và có thể nhận được tiếng vang của nó (mục tiêu‚), trong khi các đối tượng nằm bên ngoài (mục tiêuvà ƒ) có thể không xuất hiện trên màn hình sonar:

Cần lưu ý rằng mặc dù biểu đồ trên cho thấy ranh giới của chùm sóng siêu âm, điều này thực sự đại diện cho mức "nửa công suất" của sóng âm. Các mục tiêu thẳng đứng bên ngoài khu vực này vẫn có thể được nhìn thấy trên màn hình, nhưng khi chúng di chuyển ra khỏi chế độ chùm tia, mức độ tiếng vang của chúng sẽ giảm nhanh chóng.

Theo chiều ngang, hình ảnh bên ngoài chế độ chùm tia sẽ không được hiển thị do độ rộng cố định của màn hình hiển thị "từ trên xuống".

Sonar không thể xác định góc tiếp cận thẳng đứng của tiếng vang, vì vậy nếu hai mục tiêu ở phía trước sonar và ở cùng khoảng cách thẳng đứng với nhau, sonar sẽ hiển thị hai mục tiêu này như một kết quả duy nhất của sự kết hợp tiếng vang của chúng.

Xem đáy biển

Như đã thảo luận trong các phần trước, sonar có thể được coi là một đèn pin cầm tay với một chùm ánh sáng hẹp theo chiều ngang, theo chiều dọc - tiếp tục tương tự, hình ảnh sonar hiển thị trên màn hình của người vận hành có thể được coi là một cái nhìn "từ trên xuống" của khu vực được chiếu sáng. Đối với người dùng muốn thực hiện các hoạt động tìm kiếm và định vị hoặc khảo sát đáy biển, Oculus có thể được cài đặt trên màn hình hiển thị để có thể chiếu sáng và nhìn thấy một lượng đáy biển khác nhau:

Nếu sonar ở gần đáy biển và nghiêng xuống, sau đó chỉ hiển thị một thanh nhỏ ở phía trước nó. Bằng cách lấy độ cao từ đáy biển, người vận hành có thể chiếu sáng dây nịt rộng hơn, cho phép sử dụng tốt hơn màn hình.

Đối với các tình huống đòi hỏi sonar để tìm kiếm đáy biển phía trước, việc sử dụng tốt nhất để hiển thị là cân bằng độ cao trên đáy biển với góc sonar xuống để zui chiếu sáng đáy biển ở mức độ lớn.

Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Nam Kinh Juhai

Như một quy luật rất phổ biến, nếu góc xuống là 15 °, ở độ cao trên 10% phạm vi hoạt động, sonar có thể đạt được độ bao phủ đáy biển tối ưu 70% trên màn hình, tức là, đối với phạm vi 20m, sonar nên được lắp đặt khoảng 2m trên đáy biển, trong khi đối với phạm vi 80m, chiều cao nên được tăng lên khoảng 8m.

Bóng âm thanh

Sự tương đồng giữa sonar và ngọn đuốc tiếp tục tồn tại vì "ánh sáng" của sonar có thể được sử dụng để tạo bóng âm thanh, rất hữu ích cho người vận hành trong việc xác định độ cao, hình dạng và hướng của mục tiêu phía trước sonar.

Như đã đề cập trước đó, màn hình có thể được coi là chế độ xem từ trên xuống (hoặc vệ tinh) phía trước Oculus:

1.1. Tìm hiểu về Echo

Mặc dù nó đã được đề cập rằng một màn hình sonar có thể được coi là hình ảnh từ trên xuống của khu vực phía trước của nó, nhưng tỷ lệ đa dạng này có một số hạn chế.

Khi sonar chiếu sáng hình ảnh từ bên cạnh, chỉ các cạnh hoặc bề mặt của mục tiêu gần sonar nhất mới được chiếu sáng.

Nếu mục tiêu ở một góc nhất định, một số sóng âm đến sẽ phản xạ lại sonar, trong khi những sóng âm khác sẽ phân tán theo các hướng khác nhau và độ sáng tổng thể của mục tiêu sẽ giảm.

Hình ảnh dưới đây minh họa điều này, đánh dấu bằng màu đỏ các khu vực sáng nhất trên màn hình trên ba mục tiêu đơn giản và cách các khu vực này xuất hiện trên các mục tiêu thực tế:

Tùy thuộc vào khoảng cách của sonar đến mục tiêu, nó cũng có thể có tác động đáng kể đến hình ảnh.

Bóng đổ được tạo ra bởi các mục tiêu ở xa sẽ thu hẹp phía sau chúng do cách sóng âm di chuyển từ máy phát, nhưng độ rộng của bóng sẽ tăng lên khi sonar đến gần chúng. Trong những trường hợp này, người vận hành nên biết rằng những bóng tối này có thể che giấu các mục tiêu khác vì không có âm thanh để chiếu sáng chúng.

Khi tầm nhìn của người vận hành bị hạn chế do bóng râm của các mục tiêu gần đó, họ nên làm việc để tăng độ cao sonar trên đáy biển (và các mục tiêu tạo ra bóng râm) và có thể nghiêng sonar xuống để bù đắp.

Công ty TNHH Công nghệ Thông tin Nam Kinh Juhai

Tìm hiểu về Echo

Mặc dù nó đã được đề cập rằng một màn hình sonar có thể được coi là hình ảnh từ trên xuống của khu vực phía trước của nó, nhưng tỷ lệ đa dạng này có một số hạn chế. Khi sonar chiếu sáng hình ảnh từ bên cạnh, chỉ các cạnh hoặc bề mặt của mục tiêu gần sonar nhất mới được chiếu sáng.

Nếu mục tiêu ở một góc nhất định, một số sóng âm đến sẽ phản xạ lại sonar, trong khi những sóng âm khác sẽ phân tán theo các hướng khác nhau và độ sáng tổng thể của mục tiêu sẽ giảm. Hình ảnh dưới đây minh họa điều này, đánh dấu bằng màu đỏ các khu vực sáng nhất trên màn hình trên ba mục tiêu đơn giản và cách các khu vực này xuất hiện trên các mục tiêu thực tế:

Phạm vi và tần số và chất lượng hình ảnh

Như đã đề cập trước đó, một số sonar Oculus có hai chế độ hoạt động:

Tần số thấp cho phép hoạt động ở khoảng cách xa với góc nhìn rộng - điều này rất hữu ích cho các nhiệm vụ tìm kiếm và đo lường.

· Tần số cao, tạo ra nhiều chi tiết hơn trong phạm vi ngắn hơn và góc nhìn hẹp -

Điều này rất hữu ích cho việc nghiên cứu chi tiết các mục tiêu gần.

Hình ảnh dưới đây cho thấy sự so sánh của cùng một địa điểm thử nghiệm ở cả hai chế độ hoạt động:

Tóm tắt hoạt động sonar

Nói chung, các điểm sau đây tóm tắt hoạt động của sonar:

· Hình ảnh sonar cho thấy màn hình hiển thị kiểu "từ trên xuống" của tiếng vang nhận được từ mép hàng đầu của mục tiêu.

· Chỉ có thể nhìn thấy các mục tiêu được chiếu sáng bởi chùm sonar:

o Máy bay nước 130 °/80 °, tùy thuộc vào chế độ tần số

o Hướng thẳng đứng 20 °/12 °, mặc dù đây là điểm bán công suất, các mục tiêu tối hơn có thể xuất hiện bên ngoài điều này.

· Vì không có thông tin thẳng đứng, các mục tiêu được căn chỉnh theo chiều dọc hoặc chồng chéo trong chùm sonar sẽ được hợp nhất thành một tiếng vang duy nhất.

· Các mục tiêu dày đặc hoặc khí xuất hiện sáng nhất trên màn hình, trong khi bùn và phù sa xuất hiện rất mờ.

· Mục tiêu tạo bóng âm thanh, có thể che khuất tất cả hoặc một phần mục tiêu phía sau nó, đặc biệt là khi sonar ở gần mục tiêu.

· Thay đổi độ cao trên đáy biển để thay đổi góc chiếu sáng của mục tiêu và độ dài bóng mà chúng chiếu, giúp giải thích các đặc điểm trên hình ảnh sonar.

· Tăng cường các mục tiêu yếu hoặc giảm phản xạ tiếng ồn nền bằng cách sử dụng kiểm soát độ lợi trong môi trường nhiễu cao (đá/cự thạch).

Nếu có thể, sử dụng các chế độ tần số khác nhau tùy thuộc vào phạm vi và mức độ chi tiết được yêu cầu:

o Chế độ tần số thấp cho phép góc nhìn rộng (130 °) với phạm vi hỗ trợ sonar dài nhất.

o Chế độ tần số cao cung cấp hình ảnh độ phân giải cao chi tiết, nhưng góc nhìn (80 °) và cài đặt phạm vi ngắn hơn đã được giảm.

· Trong khi điều hướng hoặc đo đáy biển, gắn sonar theo chiều ngang, chỉ về phía trước, hơi nghiêng xuống (10-15 °).

Trong khi có được kinh nghiệm sử dụng sonar, một nguyên tắc tốt để bao phủ đáy biển tối ưu trên màn hình là giữ độ cao đáy biển ở khoảng 10% phạm vi sonar đã chọn.

· Để hiệu chỉnh phạm vi chính xác, hãy kiểm tra xem độ khoáng nước chính xác đã được nhập vào phần mềm tại địa điểm hoạt động chưa.