Blueprint Oculus M750d声呐使用记录

目录

• 特性
• 设置
• 成像原理
  • 基本原理
  • 反射率
  • 视域开角
  • 阴影
  • 理解回声强度
  • 总结
• 技术指标

特性

与机械声纳不同，Oculus是没有活动部件的多束声纳，是一系列接收器，它们从单个发射脉冲中收集回波，并使用称为“波束形成”的过程将数据数学组合成图像。这样就可以每秒生成多次图像，并像摄像机的输出一样实时查看。

低频模式具有130°的水平视场，可以使声纳看到最大范围内的目标，但是目标的分辨率低于高频模式–通常用于搜索活动。

与“低频”模式相比，“高频”模式（受支持）的水平视角减小了80°，最大范围减小了。高频模式提供近距离目标的高清图像，通常用于检查活动。

设置

使用此滑块选择声纳图像将在显示屏上显示的范围。随着范围的增加，声音到达最远目标并返回所需的时间也将增加，因此图像更新速率会降低。声纳的功耗也会在较高范围内增加，因为在收集数据时，接收器电路将在更长的时间内处于活动状态。

使用此滑块控制声纳接收器的增益–可以认为这是一个“音量”控件，可以将其调高为“听到”较安静的目标回波，如果回声太大而调低则将其淹没，从而淹没了较安静的回声。当显示屏将接收到的回波的强度显示为颜色亮度时，增益控制将使显示屏变亮或变暗：

为了正确准确地对准目标，并确保声纳图像清晰聚焦，正确指定水中的声音速度非常重要。例如，如果使用Oculus测量距离目标10m处的距离，而声速误差为1％，那么这将导致距离测量中的误差为10cm。

从“环境”选项卡中，选择以下选项之一以指定如何计算声速（VOS）：

• 淡水–盐度指定为0 ppt（千分之一），并且VOS连续从压力和水温传感器读数。
• 盐水-盐度指定为35 ppt，并且根据压力和水温传感器的读数连续计算VOS。
• 使用速度-使用手动指定的VOS值。

可以根据所用环境的类型来调整ViewPoint的颜色方案：从“应用程序”选项卡中，选择以下选项之一：

• 深灰色–用于平板电脑和手持设备的标准颜色方案在户外。
• 海军蓝–常用于控制室和弱光环境以减少眩光。

声呐设置：

1. DHCP客户端

   当“ DHCP启用”处于活动状态时，Oculus声纳将尝试从连接到网络的外部DHCP服务器获取其网络IP地址和子网掩码。

   如果未找到DHCP服务器，则Oculus将使用以169.254.xx开头的默认地址，其中最后两个数字组（'x.x'）是Oculus的硬件序列号，解释为两个8位数字（而不是较大的16位数字）。

   更改此功能可能需要重新启动Oculus硬件，并将ViewPoint重新连接到声纳。

2. IP地址和子网掩码

   关闭“DHCP启用”后，可以通过这两个文本框手动指定声纳的IP地址和子网掩码–否则将其禁用，并显示当前DHCP分配的值。更改这些值可能需要重新启动Oculus硬件，并将ViewPoint重新连接到声纳。

3. 网络速度限制

   如果在与其他传感器/摄像机数据（例如WiFi的DSL扩展器）一起通过带宽受限的网络连接发送Oculus数据，则可能会出现连接问题或数据包丢失。在这种情况下，可以使用“速度限制”控件来减少Oculus可用的网络带宽，并且将降低声纳更新速率，直到数据输出降至指定值以下。

4. 增益辅助

   为了简化用户的操作并在各种环境中生成最佳图像，Oculus包含了一种自动增益控制算法。当“增益辅助”处于活动状态时，Oculus将管理声纳增益以确保声纳图像使用所选调色板的全部范围，从而有助于显示精细的纹理和细节-ViewPoint增益控件将更像是“亮度”控件在此模式下显示在显示屏上。就像想要手动控制照片曝光的摄影师一样，经验丰富的用户或具有科学应用程序的用户可能希望禁用增益辅助，并使用此控件手动管理声增益。

5. Gamma控件

   Gamma控件使用户可以调整应用于声纳图像的Gamma校正，这代表了声回波强度到声纳调色板的非线性暗光映射。在正常情况下，用户不必调整Gamma控件，但是有经验的用户可能希望在某些情况下通过将Gamma值从默认值约0.6调整为最佳来优化声纳图像。

6. 固件更新

成像原理

基本原理

Oculus是一个活跃的SONAR（声音导航和测距），通过将声音脉冲1传输到水中，同时启动接收器进行操作2，从而记录回声，当每个声音脉冲被其前方的物体反射时，回声将被返回3。

通常，VOS约为1500ms-1，但这可以根据水温，水盐度和声纳工作深度而变化。为了计算该值，Oculus包含一个传感器，该传感器连续测量运行深度和水温，并将其与用户在控制软件中输入的用于其运行的水体的适当盐度值相结合。

在现实世界中，声纳将在其前方看到多个目标。发射的声音脉冲将在不同的时间反射出每个目标，但是接收器将在等于最大工作范围两倍的时间内记录所有回声（对于往返目标的声音）。

反射率

密度与水不同的目标（例如气体/空气或岩石/混凝土）将具有很高的反射率，并具有较强的回声，而来自泥，淤泥，沙子和植物等材料的回声将具有较弱的回声。

视域开角

在考虑声纳的工作方式时，将声纳想像成在黑暗的房间中使用的手电筒可能会有所帮助。使用者只能看到被手电筒照亮的房间部分，如果手电筒的光束较窄，则它们的视野会减小。

同样，声纳在其被声音“照亮”的区域上具有固定的宽度和高度，这些被称为水平和垂直波束图。

应该注意的是，尽管以上图表显示了声纳束的边界，但这实际上代表了声波的“半功率”电平。在此区域之外的垂直目标可能仍会在显示屏上可见，但是它们的回声水平将随着它们距光束方向的距离越来越远而迅速下降。

在水平方向上，由于“自上而下”的显示屏具有固定的宽度，因此无法显示光束图案之外的图像。

声纳无法确定回声进入的垂直到达角，因此，如果两个目标在声纳前面且彼此垂直位于同一范围内，则声纳会将这两个目标显示为由回声组合而成的单个结果。

阴影

由于声波从发射器传播的方式，远离目标的投射阴影将在它们后面变窄1，但是随着声纳向其靠近，阴影宽度将增加。在这些情况下，操作员应意识到这些阴影可能会隐藏其他目标，因为没有声音照亮它们2。

当操作者的视线由于近距离目标的阴影而受到限制时，他们应努力增加声纳在海床（以及造成阴影的目标）上的高度，并可能将声纳向下倾斜以进行补偿。

理解回声强度

尽管已经提到声纳显示可以看作是它们前面区域的自上而下的图像，但是这种类比存在一些局限性。

由于声纳从侧面照亮了图像，因此只有最接近声纳的目标的边缘或面部都会被照亮。如果目标脸部成一定角度，则一些入射声波将朝声纳反射，而另一些声波将朝不同方向散射开，目标的整体亮度将降低。下图说明了这一点，用红色突出显示了三个简单目标的区域，这些区域将在显示屏上显示为最亮，以及它们在实际目标中的显示方式：

总结

密集或气态的目标在显示屏上显得最亮，而泥沙和淤泥会显得很暗淡。

在高杂波（岩石/巨石）环境中，使用增益控制可增强微弱的目标或减少背景噪声的反射。

为了导航或勘测海床，请将声纳水平朝前安装，并以稍微向下的角度（10-15°）指向前方。

在获得使用声纳的经验的同时，为了在显示屏上获得最佳的海床覆盖率，一个良好的经验法则是旨在将海床高度保持在所选声纳范围的大约10％。

为了准确校准量程，请检查是否已将正确的水盐度输入到操作现场的软件中。

技术指标

-5°C至+ 35°C（工作）

18V至32V隔离DC（12V至32V非隔离DC选项）

10W至35W（取决于型号和探测范围）

集成传感器水压和温度（用于声速计算），但需指定盐度