技术丨用ROV的方式，让结构物声呐检测更加高效

1

MS1000的全新ROV使用方式

% {6 d6 }. p* r4 w0 w

3 k7 G) |) U$ v' t' n* X! S

MS1000是行业内公认的非常出色的一款声呐，该声呐的最初版本是1983年由Mesotech公司研发的971系列，最初的定位也只是ROV避障导航用途。这款声呐对ROV世界的影响堪比iphone之于手机世界。在这款声呐取得巨大成功后，Mesotech在971的基础上进行了多次的升级与改进，从而出现了我们现在经常使用的两种MS1000声呐。

/ `, p4 \$ K9 M+ B2 C* {5 O' k" `% @

) S* h0 E a3 F% I1 L5 O

3 s$ P3 v1 W) z/ D7 o% P% }

在使用该声呐的导航功能之外，使用者们又开发了新用途。通过ROV或者三脚架搭载该声呐进行大范围的二位地形扫描，可以将ROV或者三脚架坐底，通过360°扫描的方式对方圆100m左右的范围内进行扫测，从而可以寻找到失事的船只、飞机等目标物。

3 X4 S3 O( {& Y7 C0 Z% k

6 x2 v+ W0 Q7 C- I3 a. ]* L

在此之外，使用者们还发现，如果把原先垂直地面放置的声呐旋转90度的话就可以得到垂直于地面的结构物的表面二维图了，通过扫描后的后处理拼接，就可以得到一整张完整的结构物表面图。这对于结构物检测而言着实是一个重要的发现。但问题也随之而来，如果我们继续使用三脚架的方式进行结构物的二维还原的话，那如何解决在有流环境下的准确下放和声呐位置的准确调整。毫无疑问，最终的答案指向了ROV。

* Z q5 q1 f" o

, k$ Q: X1 D8 Y( G) H

9 E* ~9 W+ B5 s* T

不管是在有流还是静水的环境下，ROV的可以搭载着MS1000灵活运动，坐底后通过前视声呐、摄像头或超短基线进行位置确认，并进行位置微调，在确保到达最优位置后开启声呐进行扫描。单次扫描结束后凭借多传感器快速到达下一个点继续进行扫描，用最快的方式准确扫描到结构物的所有部分，剩下的就是后处理的拼接了。

5 j7 j- x0 B8 |! l( `9 c8 L

/ g4 U6 p% E* H/ I4 ~5 {! _1 r

}" D1 Q* V( A6 ^

7 t# W# f9 `; h/ a! Y0 }: x" ^

2

0 B# L( t" X% V. P

ROV搭载BV5000实现结构物三维还原

( O% P% i. ]; _: V

C" n7 b9 ]" n8 F% a; w% C! M# P

BV5000是Blueview公司的一款小型多波束测深声呐。在结构物检测中，更多是与三脚架相结合，在作业船只上通过吊机进行下放，然后使用设备自身配套的旋转云台进行360°的扫描，得到结构物的点云数据，通过后处理可以获得水下结构物三维还原图。

; f* I# T0 O. N# y) L: Y

3 e; o! N# H' u0 ^* X

6 T8 d* m) v# O) t1 U8 d

9 A3 J% C1 s/ x2 n$ E0 B6 @

( x/ T8 A$ @9 @% p4 ?4 G6 h

与之前使用三脚架搭载MS1000的方式类似，这种使用方式最大的问题也在于一旦遇到有流速的环境，三脚架很难进行下放，即使增加配重勉强下放，坐底后也根本无法知道声呐此时的位置，即使我们可以通过某种方式将信标固定在三脚架上，获得它的实时位置，但始终没法让一个没有动力的平台自如的运动到我们需要坐底扫测的地方，只能通过不断的回收、释放，低效的调整声呐的位置，大大降低了BV5000的使用效率，这种随机的坐底位置甚至还会影响到后期的数据拼接，大大影响了三维还原的准确程度。

+ u% q# v2 ^( k2 M+ J9 Z2 I5 h. f

! M# ~& o# i+ N! C, a' b) `

解决方案同样是将BV5000三维扫描声呐集成到ROV上，通过具有运动能力的水下机器人克服流速并且获得准确位置信息，找到最佳扫描地点后坐底扫描，最终形成结构物的三维图像。

( t2 A9 d. y( ~1 s: k

. b. S, G H- n2 |- B; h

4 s5 b$ g/ s" k; v, Q0 n

, C- ^/ a. ]" }, D, y$ ~6 f

3

; F1 i T& B" `% g y

ROV搭载M3实现走航式结构物三维还原

3 r o2 \/ w" N) N& n; \! i. \2 ]

M3声呐是Kongsberg公司的另一款便携式声呐，该声呐释放的波束共有两种形式，一种是扇形波束，可以作为前视声呐进行ROV的避碰、导航。另一种锥形波束可以作为多波束测深仪，与姿态仪、GNSS、声速仪等组合成多波束测深系统，对水下结构物进行走航式测量及三维还原。

P- Z+ l5 B2 N2 k

如果单纯作为测深仪进行使用，M3并没有足够的精度优势，但是作为一款便携式设备，它是为数不多的可以搭载在小型ROV上进行使用的多波束测深仪。

深之蓝的海豚机器人作为豚系列中负载能力最强的一款设备，可以同时搭载M3声呐，惯性导航系统，超短基线水下定位以及多普勒计程仪，获取高精度的水下位置的同时对结构物立面，水下建筑物内部结构等传统船载方式无法测量的区域进行高精度、便捷的测量，事后通过各种后处理软件与其他点云数据相结合。得到全方位的三维数据。

, ~* W+ e+ j: U U9 t/ L

- y$ B) p) |5 \. Q

9 [5 ^; I1 e) _5 `8 b; d5 B

9 H- ]1 p( m" J

9 \2 H9 Q- j6 X K

总结

" A3 B3 T* u8 f! b2 t$ @9 M% h, k4 P

) i' N6 Z" F* c, r. R3 K' c

水下机器人作为各种传感器的载体平台，为传统传感器的使用方式提供了新的可能。作为一个可以提供动力的水下搭载平台，ROV可以让传感器定向的运动到需要测量的区域，摆脱传统平台在有流速环境中不受控，无流速环境中移动效率低的巨大缺陷，使得所有的测量更加准确、灵活与高效。

! v" d8 `; H9 g% w- W

. C" z# E* _7 H& j. R, [3 R# k$ P

作者：天津深之蓝海洋设备科技有限公司产品经理陈浩

, K1 m1 U' _, ~6 L( ^. e

7 \ J& g% k+ U X' X. A

版权所有，转载请联系：022-59860760-802

7 S8 f6 f1 o- w9 N% v+ }+ l

( s7 t" g2 L( i

举报/反馈

- ? U+ |7 I2 u : u' l. X/ [- l/ j" r