水下目标激光探测-讲课
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水下激光探测与告警一、引言A. 研究背景B. 研究意义C. 国内外研究现状D. 研究内容和方法二、水下激光探测技术介绍A. 水下激光传输B. 水下激光测距C. 水下激光成像D. 水下激光雷达三、水下激光告警技术介绍A. 告警系统架构B. 水下激光告警原理C. 告警算法设计D. 告警系统的性能评估四、水下激光探测与告警的应用A. 海洋环境的实际需求B. 水下激光技术的应用案例C. 探测与告警集成应用案例D. 探测与告警系统的市场前景五、结论和展望A. 研究结论B. 研究展望C. 面临的挑战D. 研究的不足和改进方向一、引言A. 研究背景随着人类社会的发展,越来越多的关注从陆地转移到海洋。
海洋具有广阔的面积和丰富的资源,同时还扮演着重要的地球生态保护角色。
然而,海洋的深几千米处处处洋流怒涛,极端天气猛烈无比,这给人们进行深海勘探、海底地理与环境监测以及危险品探测等任务带来了极大的困难。
在这种情况下,对水下的探测和告警技术迫切需求,尤其是对于刚刚起步的深海勘探而言更是如此。
水下激光探测技术是一种高精度、高清晰度且能穿透浑浊水体的技术,它可以在长距离范围内探测目标物体,并将其实时成像和测距。
同时,结合人工智能技术,水下激光探测技术还可以实现自动化监测和告警,提高探测效率和精度。
B. 研究意义水下激光探测技术的应用领域广泛,如地质调查、海底管线监测、油气开发、水下文物保护等。
随着国家对深海勘探和开发、海洋环境保护的重视,以及水下机器人、智能控制等技术的不断发展成熟,水下激光探测技术将在未来得到越来越广泛的应用。
C. 国内外研究现状国际上,欧洲和北美是水下激光探测技术研发和应用的主要区域。
德国、法国、英国等国家拥有较为成熟的水下激光探测技术和相关企业。
美国的水下激光探测技术也居于国际领先地位。
国内,水下激光探测的研究刚刚起步。
目前,主要研究包括水下激光测距技术、水下激光成像技术、水下激光雷达等技术的研究以及一些相关的应用案例。
激光窃听技术在水声信号检测中的研究一.研究目的如何进行有效的水下声信号检测与处理一直以来都是各国研究的重点,当前使用的水下声信号检测与处理设备大多利用布放水中的水声换能器来进行检测,再利用后续信号处理电路进行处理,对于大范围的舰载/机载扫描检测多有不便。
迄今为止,已经投入使用或正在研制的很多水中目标探测设备的接收换能器往往都置于水中,换能器置于水中,就大大限制了水下目标探测设备的数据获取速率及探测的机动性。
我们都知道声波在水中的传播是最好的,而激光在空气中能很好地传播,如果我们在空中利用激光来检测水中声波,使两种物理场在水面处结合起来,就会形成较强的技术优势。
激光窃听器技术给了我们最初的启示,利用激光窃听技术实现对水中声源声信号探测使我们研究的方向。
激光水声探测技术可远距离、非接触地在空中平台上测量水表面的振动速度,进而获得水下声场振动频率,从而得到水下目标的声信号。
它在未来的海洋探测中具有巨大的应用前景。
二.研究内容现在国外已经成功研究出了激光窃听技术,其主要利用激光照射到目标玻璃、墙壁以及天花板等介质,所产生的反射及散射光经接收后进行相关处理,便可还原所窃听目标的声信息。
激光窃听,就是利用激光具有极好的相干性、方向性等特性,用一束极细的红外激光(红外激光不易被发现),射到被窃听房间的物体表面时,只要该物体自身具有极微弱的振动,它就会对被反射的激光产生出足以能进行探测的变化。
若用一束激光对准窗玻璃进行照射,其中的一部分将会穿过玻璃而另一部分则会被反射回来。
如果这时的玻璃因受到室内人讲话声波的作用而有微小的振动,那末被反射的激光也必定会受到这种振动的调制。
只要将其接收并进行解调,就可以得到与室内人说话声音相同的波形,从而窃听到室内的讲话内容。
这就是激光窃听器的工作原理。
将光学测量与水下声波探测技术结合起来,设计一个利用激光对声信号进行探测的系统,通过检测经水面位移幅度调制后的单模连续激光的反射光信号,检测引起水面振动的水下声信号。
探测技术▏水下目标搜索与识别技术展开全文水下目标搜索与识别系统一般分为光视觉系统和声视觉系统,当距离物体十米以内,一般采用光视觉系统,当距离物体大于十米以上时则用声视觉系统。
当前流行的趋势是采用激光的方式来进行目标搜索与识别。
一、光视觉系统传统的光视觉系统包括水下摄像机、照明等设备用来满足获取光学图像和视频信息等基本的要求。
而现在的光视觉系统不仅要求满足上述要求,还要求具备对图像和视频信息进行处理、特征提取以及分类识别的功能。
总之,只能水下机器人中光视觉系统的使命是:快速、准确德获取水下目标的相关信息,并对信息进行实时处理,将处理结果反馈给计算机,从而指导机器人进行正确的作业。
水下光视觉系统主要分为三大块:①底层模块图像采集系统,包括专用水下CCD感光摄像头和图像采集卡,这部分属于硬件部分;②中层模块:图像处理,包括图像预处理、图像分割、特征提取、根据目标模型进行学习,形成知识库和逻辑推理机制,得到单幅图像的初步理解和评价。
③高层模块:分类是水下目标识别最为核心的技术,也是最终实现部分。
⒈ 硬件组成光视觉系统硬件包括光视觉计算机、水下CCD摄像头、云台和辅助照明灯。
光视觉计算机完成视觉建模、高层视觉信息处理和理解、与机器人主控计算机的网络通讯,实时监控系统每个时间节拍的运行状态与处理参数。
⒉ 软件体系水下光视觉系统的软件体系涵盖了两个部分:中层模块和高层模块。
中层模块主要负责图像处理工作(图像处理一般包括图像预处理、图像分割和特征提取三方面)。
高层模块是水下目标识别系统的最终实现部分,一般采用的是神经网络识别算法进行识别分类。
二、声视觉系统理想的声视觉系统作为智能水下机器人的传感设备,应该具备灵敏度高、空间分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、自主调节和全天候作业等特点,能适合探测弱目标和鉴别多目标的需要。
同时它能在比较复杂的人为干扰和自然干扰下,实现对目标的自动识别和跟踪选择。
声视觉系统最终要完成的任务是目标的自动定位、分类识别以及对运动目标实现跟踪,而完成这一任务的核心和前提条件是拥有一台高分辨率水声探测设备。
利用激光技术探测水下目标的基本想法激光窃听技术在水声信号检测中的研究一.研究目的如何进行有效的水下声信号检测与处理一直以来都是各国研究的重点,当前使用的水下声信号检测与处理设备大多利用布放水中的水声换能器来进行检测,再利用后续信号处理电路进行处理,对于大范围的舰载/机载扫描检测多有不便。
迄今为止,已经投入使用或正在研制的很多水中目标探测设备的接收换能器往往都置于水中,换能器置于水中,就大大限制了水下目标探测设备的数据获取速率及探测的机动性。
我们都知道声波在水中的传播是最好的,而激光在空气中能很好地传播,如果我们在空中利用激光来检测水中声波,使两种物理场在水面处结合起来,就会形成较强的技术优势。
激光窃听器技术给了我们最初的启示,利用激光窃听技术实现对水中声源声信号探测使我们研究的方向。
激光水声探测技术可远距离、非接触地在空中平台上测量水表面的振动速度,进而获得水下声场振动频率,从而得到水下目标的声信号。
它在未来的海洋探测中具有巨大的应用前景。
二.研究内容现在国外已经成功研究出了激光窃听技术,其主要利用激光照射到目标玻璃、墙壁以及天花板等介质,所产生的反射及散射光经接收后进行相关处理,便可还原所窃听目标的声信息。
激光窃听,就是利用激光具有极好的相干性、方向性等特性,用一束极细的红外激光(红外激光不易被发现),射到被窃听房间的物体表面时,只要该物体自身具有极微弱的振动,它就会对被反射的激光产生出足以能进行探测的变化。
若用一束激光对准窗玻璃进行照射,其中的一部分将会穿过玻璃而另一部分则会被反射回来。
如果这时的玻璃因受到室内人讲话声波的作用而有微小的振动,那末被反射的激光也必定会受到这种振动的调制。
只要将其接收并进行解调,就可以得到与室内人说话声音相同的波形,从而窃听到室内的讲话内容。
这就是激光窃听器的工作原理。
将光学测量与水下声波探测技术结合起来,设计一个利用激光对声信号进行探测的系统,通过检测经水面位移幅度调制后的单模连续激光的反射光信号,检测引起水面振动的水下声信号。