03.扫描声呐

扫描声纳是通过换能器发射一条垂直扇形波束，然后通过机械转动扫描扇形或圆形区域成像。扫描声纳通常安装在ROV上，它相当于飞机上的雷达，用于ROV远距离搜索的补充。但机械扫描声纳对搭载平台稳定性要求较高，所以通常需要ROV坐底稳定后，进行扫描，完成整幅图像扫描后才能继续ROV操作

图 – 扫描声纳图像

04.多波束图像声纳

多波束图像声纳是在一定角度范围内有很多波束同时工作，能够在改固定角度内实时高分辨率成像。通常多用于ROV的实时导航和避障，以及在浑浊水域的目标探测、识别和区域内的检查。相比于扫描声纳，多波束声纳实时性更好，可以随时观测水下情况。

图 – 多波束声纳图

由于工作方式和成像结果的不同，单波束扫描声纳通常是用于定点范围目标搜索，而多波束图像声纳更适合实时的观测。如上图所示，在摄像头的视野范围内仅能看到最近处的梯子，但是却无法看到更远处的目标物。这时多波束成像声纳就可以有效的补充，发现ROV前方更多的疑似目标物信息。

05.水下定位系统

由于GPS信号在水下不能传输，水下机器人一般选用超短基线水下定位系统确定水下潜器的相对位置和运动轨迹。超短基线也叫做USBL，分为收发机阵和应答器两部分，应答器安装在ROV上，收发机阵从岸上或船上放入水下。收发机阵发射信号到应答器，并接收应答器的回馈信号，利用各个阵元之间的相位差（或者时延差）来测量目标的方位，从而计算出ROV在水下相对收发机阵的位置。再结合ROV内置的罗经和水面上的GPS等系统，即可获得ROV的绝对坐标位置。

 图 - 水声定位系统工作示意图

06.机械手等辅助工具

 为了方便水下进行样品的采集，可以根据情况为ROV选择搭载了机械手或者其他辅助工具，用于水下的抓取、剪切和取样等工作。

图 - 江豚IV-A

 图 - 扩展五功能机械手

水下救捞工作流程案例分析

2017年9月6日，河北唐山潘家口水库，GUE两名潜水员在水下长城探索项目中失联。深之蓝联合全国多支救援队、企业进行搜救工作。事故12天后，深之蓝江豚IV型缆控水下机器人（ROV）成功在水下找到两名失联潜水员。本文将结合本次搜救简述水下救捞的工作流程。

1.首先确定需要搜索的范围。如果搜索范围过大（建议不超过100m*100m），先制定测线，通过旁扫声纳或AUV对整片目标区域进行水下声学扫描，对于水底环境复杂的区域，也可以采用船载多波束等方式进行水下扫描。当在声纳图像中发现疑似目标后，对疑似目标的坐标进行标记。

图 – 旁扫声纳后处理图像

 潘家口水库位于河北唐山迁西县洒河桥镇，最大面积达72平方公里，水库总容量29.3亿立方米，库区水面105,000亩，最深处达80米。1975年作为华北地区最大的水利枢纽工程开始建设，1982年竣工。

由于潘家口水库水下地形复杂，有淹没的村庄和渔民布置的渔网等。这种环境下旁扫声纳或AUV设备很难使用，最终采用多波束设备对可疑区域进行扫描。

图 – 潘家口重点区域扫描图（该图片来自劳雷公司）

通过对于可疑区域扫描图像的分析，得到了部分疑似点

图 – 锁定疑似目标点（该图片来自劳雷公司）