03.掃描聲吶

掃描聲納是通過換能器發(fā)射一條垂直扇形波束，然后通過機械轉(zhuǎn)動掃描扇形或圓形區(qū)域成像。掃描聲納通常安裝在ROV上，它相當于飛機上的雷達，用于ROV遠距離搜索的補充。但機械掃描聲納對搭載平臺穩(wěn)定性要求較高，所以通常需要ROV坐底穩(wěn)定后，進行掃描，完成整幅圖像掃描后才能繼續(xù)ROV操作

圖 – 掃描聲納圖像

04.多波束圖像聲納

多波束圖像聲納是在一定角度范圍內(nèi)有很多波束同時工作，能夠在改固定角度內(nèi)實時高分辨率成像。通常多用于ROV的實時導航和避障，以及在渾濁水域的目標探測、識別和區(qū)域內(nèi)的檢查。相比于掃描聲納，多波束聲納實時性更好，可以隨時觀測水下情況。

圖 – 多波束聲納圖

由于工作方式和成像結(jié)果的不同，單波束掃描聲納通常是用于定點范圍目標搜索，而多波束圖像聲納更適合實時的觀測。如上圖所示，在攝像頭的視野范圍內(nèi)僅能看到最近處的梯子，但是卻無法看到更遠處的目標物。這時多波束成像聲納就可以有效的補充，發(fā)現(xiàn)ROV前方更多的疑似目標物信息。

05.水下定位系統(tǒng)

由于GPS信號在水下不能傳輸，水下機器人一般選用超短基線水下定位系統(tǒng)確定水下潛器的相對位置和運動軌跡。超短基線也叫做USBL，分為收發(fā)機陣和應(yīng)答器兩部分，應(yīng)答器安裝在ROV上，收發(fā)機陣從岸上或船上放入水下。收發(fā)機陣發(fā)射信號到應(yīng)答器，并接收應(yīng)答器的回饋信號，利用各個陣元之間的相位差（或者時延差）來測量目標的方位，從而計算出ROV在水下相對收發(fā)機陣的位置。再結(jié)合ROV內(nèi)置的羅經(jīng)和水面上的GPS等系統(tǒng)，即可獲得ROV的絕對坐標位置。

 圖 - 水聲定位系統(tǒng)工作示意圖

06.機械手等輔助工具

 為了方便水下進行樣品的采集，可以根據(jù)情況為ROV選擇搭載了機械手或者其他輔助工具，用于水下的抓取、剪切和取樣等工作。

圖 - 江豚IV-A

 圖 - 擴展五功能機械手

水下救撈工作流程案例分析

2017年9月6日，河北唐山潘家口水庫，GUE兩名潛水員在水下長城探索項目中失聯(lián)。深之藍聯(lián)合全國多支救援隊、企業(yè)進行搜救工作。事故12天后，深之藍江豚IV型纜控水下機器人（ROV）成功在水下找到兩名失聯(lián)潛水員。本文將結(jié)合本次搜救簡述水下救撈的工作流程。

1.首先確定需要搜索的范圍。如果搜索范圍過大（建議不超過100m*100m），先制定測線，通過旁掃聲納或AUV對整片目標區(qū)域進行水下聲學掃描，對于水底環(huán)境復雜的區(qū)域，也可以采用船載多波束等方式進行水下掃描。當在聲納圖像中發(fā)現(xiàn)疑似目標后，對疑似目標的坐標進行標記。

圖 – 旁掃聲納后處理圖像

 潘家口水庫位于河北唐山遷西縣灑河橋鎮(zhèn)，最大面積達72平方公里，水庫總?cè)萘?9.3億立方米，庫區(qū)水面105,000畝，最深處達80米。1975年作為華北地區(qū)最大的水利樞紐工程開始建設(shè)，1982年竣工。

由于潘家口水庫水下地形復雜，有淹沒的村莊和漁民布置的漁網(wǎng)等。這種環(huán)境下旁掃聲納或AUV設(shè)備很難使用，最終采用多波束設(shè)備對可疑區(qū)域進行掃描。

圖 – 潘家口重點區(qū)域掃描圖（該圖片來自勞雷公司）

通過對于可疑區(qū)域掃描圖像的分析，得到了部分疑似點

圖 – 鎖定疑似目標點（該圖片來自勞雷公司）