海洋機器人檢測試驗綜合服務平臺致力于打造一個整合試驗、檢測服務資源,在更廣闊的水域進行多渠道的測試試驗,為服務對象提供更便捷服務的載體。平臺定制一艘海洋試驗工程船,配備液壓尾部雙臂吊,船舷吊、全套機器人試驗設備,可搭載履帶機器人、懸浮機器人、側掃聲吶檢測、前視聲吶檢測及定位等一系列檢測監測系統,對海洋機器人在海洋作業性能進行檢驗測試,對服務對象進行操作培訓,以及對故障機器人進行針對性檢修。
通過理論分析,結合工程實踐可以得出以下經驗:多波束系統的優點在于定位精度高、噪聲少,但其適用范圍不如側掃聲吶廣泛,且探測效率較低;側掃聲吶的優點在于拖體距海底的高度容易調節、具有很高的分辨率、能夠區分目標物的底質特征,缺點是定位精度稍差并且容易受水聲環境的干擾,并且在復雜海域環境中,圖像判讀工作難度大。
多波束系統和側掃聲吶在探測海底目標時具有很好的互補性,利用多波束進行的全覆蓋水深測量,獲得的水深數據,并根據水深變化判斷障礙物范圍和大小以及海底地形的變化。利用側掃聲吶進行掃測,獲得海底、水體的目標和地形等聲圖,通過聲圖判讀確定目標的性質、大小、范圍和地形的變化。
多波束測深系統和側掃聲納系統在探測海底目標的綜合應用,彌補了單一設備的不足性,增強了不同設備之間的互補性,揚長避短,可以更快速地獲取海底特殊目標的圖像和數字信息,大幅提高對探測目標的搜索能力。
水聲目標探測技術是指通過接收水聲目標輻射噪聲或者散射回波,在一定范圍內實現對水聲目標的探測、跟蹤和定位與識別的信號處理技術。水聲目標探測技術是水聲信號處理與聲吶領域的重要研究方向,是環境感知、目標監測、資源勘探、情報收集等海洋應用領域的技術之一,一直是國內外研究學者重點關注的熱點問題。水聲目標探測技術伴隨著現代電子信息、信號處理和海洋船舶技術的進步,不斷演進發展。水聲目標探測主要是以回波檢測為手段的主動探測方式。20世紀,經過兩次后,出于對自身隱蔽性的要求,以噪聲檢測為手段的被動探測方式逐漸成為主要的水聲目標探測體制。而近幾十年來,隨著現代靜音技術的發展,被動目標探測距離急劇下降,從而促使主被動聯合探測的方式成為水聲目標探測重要手段。
海洋環境噪聲大幅提高。隨著人類海洋活動和海底地質運動的日益頻繁,過去五六十年來,海洋環境噪聲尤其是低頻噪聲正以每年 0.2~0.3dB的速度增加。美國利用海底觀測聲學基陣對東北太平洋在 40Hz處環境噪聲級進行持續監測,而獲得的數據表明,1955~2011年,東北太平洋海洋環境噪聲正呈現出不斷增加的變化趨勢(圖2)。
海洋環境水聲效應影響顯著。由于受海洋界面和水體介質的非均勻性,以及海洋的鋒、渦、流等動力特性的影響,水聲場呈現出復雜的時空隨機起伏、環境不確定、信道不確實、參數不確知等特點,使得水聲目標探測性能隨海區環境和時間的變化而劇烈變化,**的“午后效應”便反映了這一現象。