深水声学拖拽系统

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第6期海洋测绘VO1．25．NO．62005年l1月HYDROGRAPHICSURVEYINGANDCHAIINGNov．，2005深水声学拖曳系统刘晓东，张方生，朱维庆，张东升，方常乐，戴琪华，侯德永，顾华(1．中国科学院声学研究所，北京100080；2．亚迪技术开发(上海)有限公司，上海200122；3．中船重工第702研究所，江苏无锡214082)摘要：介绍了我国自主设计和研制的深水声学拖曳系统，它的最大工作水深4000m，安装有高分辨率测深侧扫声纳，可在近海底工作获得高分辨率的海底地形地貌和温盐深等数据。它的测深覆盖范围60

2、0m，侧扫覆盖范围800m，垂直航迹分辨率5cm，最小可检测高度lOcm，测深分辨率高于目前的多波束测深系统。该系统已进行了湖试和海上锚泊试验。该系统的研制成功将对开展大陆架勘查，探测和开发国际海底资源发挥重要作用，拖曳系统中高分辨率测深侧扫声纳还可装船安装，在大陆架水域进行高分辨率海底地形地貌测绘。关键词：海洋测量；深海探测；海底地形地貌；声学拖曳系统；高分辨率测深侧扫声纳中图分类号：P2o4文献标识码：B文章编号：1671—3044(2005)06-0037-04该系统已进行湖试和海水中的锚泊试验，本文主要介绍系统的组成和主要试验结果。近2O年来，人类探索、开发和利用海洋逐渐向深海发

3、展。深海中蕴藏着丰富的自然资源，包括石油天然气、钻结壳、热液硫化物、天然气水合物和生物等资源，这些资源都等待着去勘探和开发；在开发和利用资源的过程中，需要进行海洋工程建设和科学研究。此外，维护国家海洋主权已经上升到非常图1高分辨率测深侧扫声纳系统拖曳布设图重要的地位。上述需求需要获得深水条件下高分辨2系统简介率海底地形地貌、海水温度、海水盐度、海水声速等信息。2．i系统组成中国科学院声学研究所、亚迪技术开发(上海)整个深水声学拖曳系统包括干端和湿端两部有限公司和中船重工702所联合研制的深水声学拖分。干端部分和湿端部分通过铠装光电复合缆相连曳系统就是针对这种需求而设计的。该项目得到国接。

4、干端包括声纳甲板单元(安装有处理计算机、家863计划海洋资源开发技术主题和中国大洋矿产显示计算机、多通路连接器水上单元、高压直流供电资源研究开发协会的支持。系统、监视器和UPS)、打印机、绘图机、绞车、电滑拖曳的布设见图1。系统最大工作水深环、光滑环、GPS、罗盘和远程超短基线定位系统。4000m，拖曳电缆约需7000m，拖缆连接在中继站湿端包括拖体、压载器和中性浮缆，拖体中包括高分上，再经由50m左右的中性拖缆拖着水中载体前辨率测深侧扫声纳的声纳舱(安装有电子分机)和进。安装在深水拖曳系统上的高分辨率测深侧扫声左右舷声纳阵、多通路连接器水下单元(包括通信纳可以在距离海底较近条件下探测海

5、底地形地貌，和供电系统)、声信标(具有释放功能)、连接盒、平获得高分辨率的等深线图和地貌图，它的测深覆盖衡油囊、剪切器及其控制器、压力传感器、温盐传感范围600m，侧扫覆盖范围800m，垂直航迹分辨率器、运动传感器、无线电信标和频闪灯，在中继器中5cm，最小可检测高度lOcm；安装有高精度CTD用还安装有测高仪。来测量海水温度、盐度和深度；该系统还包括一些必拖体和声纳甲板单元的照片分别如图2所示。要的传感器和安全设备。收稿日期：2005—07—06基金项目：国家高技术发展计划资助项目(2001AA613020，2003AA613020)；中国大洋矿产资源研究开发协会资助。作者简介：刘晓东

6、(1977一)，男，河北沧州人，博士，助理研究员，主要从事声纳技术和信号处理研究。维普资讯http://www.cqvip.com38海洋测绘第25卷拖曳的铠装光电复合缆经绞车、电滑环和光滑水下软件包括水下主控程序和FPGA代码，水环与拖曳在水中的中继器相联，中继器重约1吨，它下主控程序运行于水下的PC104Plus总线CPU板将种种因素产生的缆的运动去耦。中继器经一段中上，FPGA代码最终转换为FPGA上的硬件电路。性浮缆与拖体头部相联，使拖体在水中平稳地向前下面分别对各部分软件做简要介绍。运动。水上数字信号处理程序的主要功能是完成对声高压直流供电系统通过铠装光电复合缆中的电纳A／D采

7、样数据的实时处理，得到最终的深度数据缆向湿端供电，湿端中的多通路连接器将高压直流和地貌数据。电经DC／DC转换为多路低压直流电，为水下的各种声纳设备驱动程序的主要功能是接收水下主控传感器和声纳舱供电。程序发来的数据，调用水上数字信号处理程序处理，干端与湿端的数据传输，通过多通路连接器水将处理结果发给水上服务器软件。下单元、铠装光电复合缆中的光缆和多通路连接器水上服务器软件的主要功能是接收声纳设备驱水上单元进行传输。动程序发来的处理结