CN110488303A - 压缩经波束形成的声纳数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及压缩经波束形成的声纳数据的方法。在将数据传送到存储的步骤或者传送到进一步处理的步骤之前，压缩经波束形成的声纳数据。压缩后的经波束形成的数据的至少一些波束具有至少两个不同范围的值。

Description

压缩经波束形成的声纳数据的方法
相关专利和申请
下面的美国专利和美国专利申请与本申请相关：于8月20日授予Hansen等人的US6,438,071；于2008年12月16日授予Hansen的US 7,466,628；于2009年2月10日授予Hansen的US 7,489,592；于2011年11月15日授予Sloss的US 8,059,486；于2011年3月1日授予Sloss的US 8,854,920；于2014年10月7日授予Sloss的US 8,854,920；以及，于2015年4月28日授予Sloss的US 9,019,795。于2015年10月30日提交的美国专利申请14/927,748和14/927,730；于2018年2月28日提交的15/908,395；由Sloss于2018年4月14日提交的15/953423也与本申请相关。上述指出的专利和专利申请转让给本发明的受让人，并且通过引用的方式全部(包括所包含的材料)并入本文。
技术领域
本发明的领域是，使来自从表面散射的、并且用水听器(hydrophones)大型阵列测得的声纳信号的数据可视化的领域。
背景技术
本发明的目的是，在传送经波束形成的数据以进一步处理之前，按照新颖的方式压缩波束形成的声纳数据。
发明内容
通过水听器大型阵列来测量原始声纳数据，包括从声能穿透(insonified)的流体体积中的物体反射的声纳信号的相位和强度，该大型阵列以跨该大型阵列表面上的相位和强度的形式返回原始数据。原始数据被进行波束形成操作，以给出数据，诸如物体相对该大型阵列的强度、范围和角位置。压缩经波束形成的数据的现有方法给出了针对经波束形成的数据中的各个波束的单个范围和值，并且丢弃了很多潜在有价值的数据。本发明提供了一种如下方法，其压缩经波束形成的数据，从而针对至少一些波束返回一个以上的范围。
附图说明
图1示出了布置声纳设备的略图。
图2示出了具有单个体素的三维极坐标系的略图。
图3是示出了在三维空间中限定的波束的略图。
图4示出了本发明的方法的流程图。
具体实施方式
众所周知，以视觉形式呈现的数据比以表格、图形、文本等形式呈现的数据使人们更好理解。然而，即使在视觉上将数据呈现为条形图、线形图、映射图或地形图，也需要经验和训练来解释这些数据。但是，人们可以立即识别并理解即使最好且最快的计算机也无法选出的视觉图像中的图案。因此，在将数据转换成图像上做出了许多努力。
特别是，很难产生由与光无关的数据所生成的图像。其中一种这种类型的数据是声纳数据，其中将声纳信号脉冲从发生器发送到一定流体体积，并且通过一个或更多个探测器元件来记录来自声能穿透的体积中的物体的反射声能。术语“声能穿透的体积”是本领域技术人员熟知的，并且在本文中定义为，声波被引导穿过的一定流体体积。在本发明中，发出称为ping脉冲的声波的声纳信号脉冲，使该声纳信号脉冲声能穿透大致呈锥形体积的水。
图1示出了带有水下超声波声纳发生器或ping脉冲发生器12的船舶10的示意图。输出ping脉冲的输出声波13冲击悬浮在水中的物体14，声波16被反射回多元件声纳探测器(multielement sonar detectors)19。物体14可以悬浮在水中、位于海床15上、或者埋在海床15中。声波17也被图示为从海床15反射到声纳探测器19。声波16和17还可以从水的表面11再次反射(未示出)。可以发出具有传出ping脉冲频率Pf的一系列传出ping脉冲。声纳ping脉冲通常具有恒定的声音频率f。(有时，在现有技术中，在称为啁啾脉冲ping脉冲的方法中的ping脉冲期间，频率f会发生变化，其中在整个脉冲中的脉冲频率单调增加或减小。)主振荡器(未示出)产生频率为f的方波电压输出，并且ping脉冲发生器使用主振荡器来产生与主振荡器同相的输出正弦声波。传出ping脉冲长度lp和传出ping脉冲时间tp与声音在水中的速度有关。常规的传出ping脉冲长度lp为大约4厘米。
可以发出具有传出ping脉冲频率Pf的一系列传出ping脉冲。声波13被图示为朝着物体14传播的锥形波束。通过大型多元件声纳探测器阵列19中的各个探测器元件接收反射声波16，该多元件声纳探测器阵列19测量各个元件处的反射ping脉冲声波随着时间变化的压力，并返回表示冲击该元件的声波随着时间变化的振幅的模拟电信号。相对于所发出的各个ping脉冲的声波的相位，按照精确已知的次数，来对电压信号进行数字采样。优选地利用24×24或更多个声纳探测器元件来构造多元件探测器大型阵列。更有选的是，具有至少48×48个元件的多元件探测器。具有64×64个元件的多元件探测器是最优选的。
该声纳探测器大型阵列所生成的数据量通常太大，以至于不能从阵列探测器传输至水面船舶，或者储存以便后学分析。如果ping脉冲发生器和声纳探测器彼此接近，则第一反射ping脉冲信号到达探测器的时间大约是ping脉冲从ping脉冲发生器去往声能穿透的体积中的最近物体所需的时间的两倍。测量继续，直到来自感兴趣的最远物体的反射声音到达探测器为止。总测量时间可方便地细分成一系列片段，各个片段具有片段距离(被设置为匹配期望的范围分辨率)和对应的片段时间ts。
对来自各个元件的模拟电信号进行数字化，并进行处理以产生表示多元件探测器中的各个探测器对于各个时间片段的反射声纳波相位和强度的原始数据。
主振荡器方波(在频率f下工作)用于提供频率为主振荡器方波的边缘的4f倍的脉冲，因此以主振荡器的0、90、180、270度的相位来对各个探测器处的接收信号进行采样。在0和180度的样品给出反射声波相对于主振荡器的相位的实数部分，而在90和270度的样品给出虚数部分。实数部分和虚数部分的平方和产生了在各个单独的探测器处的声波的强度。现有技术以10或12位的准确度对声波压力进行采样。
反射ping脉冲信号可以细分成具有片段时间ts和片段长度ls的一系列片段。方便的片段长度ls为4cm，并且方便的传输脉冲长度lp为约12cm。从t1至tn对各个时间片段进行编号。当声音在水中的速度为每秒1500米时，方便的375KHz的声纳频率给出了约4mm的声纳波长。因此，对于各个片段，对反射声纳波束的约10个波长进行测量和加窗，以产生一个10或12位的虚数，该虚数给出了各个探测器针对该时间片段测得的反射波的相位和强度。
然后利用波束形成器程序对数字化的数据进行转换，以提供声波一定从中反射的三维空间中的点。最优选地，根据相对于探测器的平面的范围和两个正交角度，在三维空间极坐标中表示这些点。图2示出了坐标系的图，该图中示出了长度为dr的具有横向尺寸dr、rdθ、和rsinθdφ(其中，θ和φ是以弧度测得的)的一个体素，其中，该体素位于离原点的范围r和两个正交角坐标θ和φ处。图3示出了划分成大量体素集S的感兴趣的空间体积。
对数据进行波束形成，登记了各个体素的值。该值优选地是从空间中的该点反射的并且在探测器阵列处被测量到的声纳信号的强度。
出于本说明书的目的，将波束定义为图3所描绘的触摸的体素集S的子集Sθφ，其中，θ、φ、dθ和dφ对于各个波束而言是固定的，并且r为1到Ν的整数。现有技术中的波束用集Sθφ表示，具有长度Ndr，体素具有相同长度dr和不断增加的值rdθ和rdφ。因此，波束的面积随着其离原点越远而不断增加。出于清楚起见，图3的波束被过大地示出，以便使图像更清楚。在通常的具有48×48探测器大型阵列的设置中，相对于与探测器表面的法线，通常的视野可为约+/-22.5度。来自48×48探测器的数据可返回到128×128波束中，而不是图3所示的大约20×20波束。
声纳数据的一个特征是，其非常稀疏，因为声能穿透的体积通常是只具有一个或几个感兴趣的物体的水。
在其它电磁或超声波成像技术中，数据是非常密集的。在与声纳成像无关的领域中，医学成像基本上具有来自各个体素的信号，但是用于诸如CT扫描、MRI扫描、PET扫描和超声波成像等成像的技术并不适用于稀疏的声纳数据。同样，在寻找石油和天然气时从地球表面发出到地球深处以返回岩层的数据的声波的信号，产生密集数据，并且为这些领域开发的技术通常不会被声纳成像领域中的技术人员知道或使用。
2018年2月28日提交的先前提交申请US15/908,395用于减少压缩从声纳探测阵列发送到波束形成器部分或到例如遥控运载工具(ROV)中的数据存储系统的原始数据的量。在使用声纳探测器大型阵列的现有技术中，波束形成器接收与在该大型阵列中的各个元件处的呈相位和振幅信息形式的反射声波有关的未压缩原始数据。波束形成器然后可计算空间中会产生针对各个时间片段并探测器阵列中的各个探测器测量的相位和强度原始数据的点。该时间片段给出了范围，并且相位数据给出了角度。
在利用声纳探测器大型阵列进行声纳扫描的现有技术中，现有技术通过传输如本说明书中限定的来自各个波束中的仅一个体素的强度数据和范围数，来压缩经波束形成的数据。这种数据压缩不是无损数据压缩，无损数据压缩被定义为可以被转换以给出原始数据的数据压缩。切确地说，数据被极大地压缩以向128×128波束中的各个波束中的单个体素给予一个或更多个值。
通常，将会选择“第一超阈值”(FAT)强度信号或最大强度(MAX)信号，来给出极坐标系的两个正交角度的任何特定值的范围的单个值。例如，设置FAT信号的阈值可以忽略来自有软组织的鱼的信号，以及比金属物体或海床更低的反射率的信号。然后，例如，将会丢弃大量数据，例如，将会忽略从相同波束中其它范围返回的低强度信号。
本发明通过在传送数据以进一步处理之前使用经波束形成的数据中的规律，来压缩经波束形成的数据，改进了现有技术。例如，有利地将来自相同波束和邻近波束中的邻近体素和下一邻近体素的数据相比较，来增加或降低在特定体素中的信号。这种压缩技术很有效，这是因为是针对各个片段同时记录数据，并且片段与片段之间仅相隔几毫秒。例如，这种压缩技术可通过将包含值的体素与周围的体素相比较，来丢弃噪声数据。或者，将多个邻近体素中的数据进行分组，并且描述该分组处理所需要的位，可能比逐点地发送数据所需的位更少。由于压缩技术(诸如，上面提到的压缩技术)产生的数据，使数据被以每波束约一个以上的体素来发送。通过使用上面提到的压缩技术，而非现有技术的MAX或FAT技术，使有用数据可以通过可允许时间中可用的数据通道来传送，并且使得可以针对至少一些波束传送来自一个以上的范围的值。这样，如果更近的物体未完全遮挡波束或者如果更近的物体传送了一些声纳能量，则可以检测到两个物体，其中一个物体比另一物体离探测器更远。
如果现有技术中从常数dr到范围的变化随着r而增加，则另一创造性压缩步骤改变从体素到体素的范围dr的恒定变化。选取无量纲数k，使得从体素到体素的范围的变化为kr。k优选地被选取为大致等于dθ和dφ。现有技术中随着r2改变的各个体素的体积现在随着r3改变，并且描述相同空间体积需要更少的体素。
图4示出了本发明的方法的流程图。步骤40发出声纳ping脉冲信号以声能穿透所限定的空间体积，并且发出时间信号以限定接收到的声纳反射信号的相位。在步骤41中，利用非常大型的声纳接收器阵列来接收随着时间改变的模拟压力的反射声纳ping脉冲信号。步骤42从声纳接收器阵列中的各个元件将压力信号转变成随着时间变化的模拟电压信号。步骤43对步骤40中接收到的时间信号所确定的时间处的模拟电压进行采样。当发出的信号频率可具有0、90、180和270度的相位时，模数电路给出在这些时间处采样的10或12位准确度值。在0和180度下确定的数确定了反射信号的实数部分，并且在0和180度下采样的数确定了反射信号的虚数部分。通过进行限定，相较于针对各个水听器的发出信号的相位，相位和强度构成反射声纳信号的相位和强度的原始数据。在判定步骤44中，直接将原始数据发送至波束形成步骤45，或者发送至原始数据压缩步骤47。如在现有技术中一样，在步骤45中对原始数据进行波束形成操作。本发明的创新步骤发生在步骤46，在该步骤中，压缩步骤每个波束返回具有值的一个以上的体素，而不是现有技术中的针对各个波束返回具有值的单个体素的压缩步骤。从步骤46，将压缩的经波束形成的数据从声纳阵列传送至顶侧的成像系统，传送至顶侧的存储器，或者传送至存储在载有声纳接收阵列的遥控运载工具。步骤47如在之前提到的相关美国申请中描述的那样对原始数据进行压缩。步骤48按照步骤45的相同方法对压缩后的原始数据进行波束形成操作，并且将针对至少一些波束具有一定范围和值的、具有一个以上的体素的波束形成数据发送到通信步骤50。
显然，鉴于上述启示，可能有本发明的许多修改和变化。因此，应当理解的是，在所附权利要求书的范围内，本发明可以以与具体描述的方式不同的方式来实践。

Claims (9)

1.一种方法，该方法包括如下步骤：
a)用一系列声纳ping脉冲对流体体积进行声能穿透，其中，所述流体体积包含一个或更多个物体；
b)接收从所述一个或更多个物体反射的声纳信号，其中，所述声纳信号由位于所述流体体积中的水听器大型阵列接收，并且其中，所述水听器大型阵列产生针对各个声纳ping脉冲的原始数据点集，其中，所述原始数据点集包括如下电信号，该电信号针对各个ping脉冲测量由所述水听器大型阵列中的各个水听器接收到的声纳信号随时间变化的相位和强度；然后
c)传送针对各个ping脉冲的原始数据点集，以进一步处理；然后
d)对原始数据点进行波束形成操作，以产生与来自所述一个或更多个物体的声纳反射相关联的值，其中，所述值与在具有靠近所述水听器大型阵列的中心的原点的坐标系中限定的很多个波束相关联，其中，各个波束在从所述原点向外辐射的空间体积中限定有相邻体素集，并且，各个波束随着离开所述原点而横截面面积增大；然后
e)压缩针对所述一系列ping脉冲中的至少一个ping脉冲的经波束形成的数据，其中，向至少一个或更多个分开的波束中的两个或更多个体素分配值，其中，所述两个或更多个体素离所述原点的距离不同；以及然后
f)传送压缩后的经波束形成的数据，以进一步处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水听器大型阵列被排列成具有K×L个元素的二维平面阵列，其中K和L为大于24的整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述坐标系是球极坐标系，其中，所述很多个波束是不重叠的波束，并且其中，通过将体素与各个波束中和/或邻近波束中的邻近体素进行比较，来压缩所传送的经波束形成的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述很多个波束是不重叠的波束，并且其中，通过将体素与邻近片段中的邻近体素进行比较，来压缩经波束形成的数据。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述坐标系是球坐标系，其中，所述很多个波束是不重叠的波束，并且其中，通过将体素与来自所述一系列ping脉冲中的先前和/或随后ping脉冲的邻近体素进行比较，来压缩经波束形成的数据。
6.一种方法，该方法包括如下步骤：
a)用一系列声纳ping脉冲对流体体积进行声能穿透，其中，所述流体体积包含一个或更多个物体；然后
b)接收从所述一个或更多个物体反射的声纳信号，其中，所述声纳信号由位于所述流体体积中的K×L水听器大型阵列接收，并且其中，所述水听器大型阵列中的各个水听器产生针对各个声纳ping脉冲的N个片段中的各个片段的原始数据点集Skln，其中，各个集Skln包括如下电信号，该电信号测量由所述水听器大型阵列中的各个水听器接收到的声纳信号随时间变化的相位和强度，其中，k为从1至L，l为从1至L，并且n为从1至N；然后
c)通过将来自各个水听器的原始数据与来自邻近水听器的原始数据和/或来自先前和后续片段的原始数据进行比较，来压缩针对各个ping脉冲的原始数据；
d)对压缩后的原始数据点集进行波束形成操作，以产生与来自所述一个或更多个物体的声纳反射相关联的值，其中，所述值与在具有靠近所述水听器大型阵列的中心的原点的坐标系中限定的很多个波束相关联，其中，各个波束在从所述原点向外辐射的空间体积中限定有相邻体素集，并且，各个波束随着离开所述原点而横截面面积增大；然后
e)压缩针对所述一系列ping脉冲中的至少一个ping脉冲的经波束形成的数据，其中，向至少一个或更多个分开的波束中的两个或更多个体素分配值，其中，所述两个或更多个体素离所述原点的距离不同；以及然后
f)传送压缩之后的经波束形成的数据，以进一步处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
在步骤c)中，通过在各个ping脉冲的至少一个片段中将针对各个水听器的数据与来自邻近水听器的数据进行比较，来压缩所述原始数据。
8.根据权利要求6所述的方法，其中：
在步骤c)中，通过在各个ping脉冲的至少一些片段中，将针对各个水听器的数据与水听器的源自邻近片段的数据进行比较，来压缩所述原始数据。
9.根据权利要求6所述的方法，其中：
在步骤c)中，通过将针对各个水听器的数据与邻近水听器的源自于所述一系列ping脉冲中的先前和随后ping脉冲的数据进行比较，来压缩所述原始数据。
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EP (1) EP3570069A1 (zh)
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CN (1) CN110488303A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10718865B2 (en) * 2018-05-14 2020-07-21 Coda Octopus Group Method of compressing beamformed sonar data

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108458993B (zh) * 2018-04-12 2020-03-24 中国科学院南海海洋研究所 海底底质反射率测量装置及测量方法
US11579288B2 (en) * 2018-04-14 2023-02-14 Coda Octopus Group Inc. Pseudo random frequency sonar ping generation
US11448755B2 (en) 2020-09-18 2022-09-20 Coda Octopus Group, Inc. System and techniques for split-aperture beamforming

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08506656A (ja) * 1992-11-18 1996-07-16 ウィリアム エイチ ハトソン 多次元信号処理及び表示
US5808967A (en) * 1996-10-07 1998-09-15 Rowe-Deines Instruments Incorporated Two-dimensional array transducer and beamformer
US5946272A (en) * 1998-08-17 1999-08-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Image conversion for a scanning toroidal volume search sonar
JPH11264873A (ja) * 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Ltd 物体計測装置
US5964706A (en) * 1998-03-18 1999-10-12 General Electric Company Method and apparatus for pulsed doppler imaging using coded excitation on transmit and pulse compression on receive
CN102215755A (zh) * 2008-09-15 2011-10-12 垓技术公司 超声波三维成像系统
CN102721966A (zh) * 2012-06-20 2012-10-10 中国科学院声学研究所 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统
CN106210719A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 美国西门子医疗解决公司 基于超声波束形成器的通道数据压缩
US20170315237A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 R2Sonic, Llc Sonar data compression

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO307014B1 (no) 1998-06-19 2000-01-24 Omnitech As Fremgangsmåte for frembringelse av et 3D-bilde
US7466628B2 (en) * 2006-08-15 2008-12-16 Coda Octopus Group, Inc. Method of constructing mathematical representations of objects from reflected sonar signals
US7489592B2 (en) * 2007-02-19 2009-02-10 Coda Octopus Group Inc Patch test for 3D sonar data
US7907079B1 (en) * 2008-02-21 2011-03-15 Foveon, Inc. Delta sigma modulator for analog-to-digital converter
US8059486B2 (en) * 2008-04-16 2011-11-15 Coda Octopus Group Method of rendering volume representation of sonar images
US7898902B2 (en) * 2008-06-13 2011-03-01 Codaoctopus Group Method of representation of sonar images
US8317706B2 (en) * 2009-06-29 2012-11-27 White Eagle Sonic Technologies, Inc. Post-beamforming compression in ultrasound systems
US8854920B2 (en) * 2012-09-05 2014-10-07 Codaoctopus Group Volume rendering of 3D sonar data
US9019795B2 (en) * 2012-09-05 2015-04-28 Codaoctopus Group Method of object tracking using sonar imaging
JP6722656B2 (ja) * 2014-08-18 2020-07-15 マウイ イマギング，インコーポレーテッド ネットワークベース超音波イメージングシステム
US10088566B2 (en) * 2015-10-30 2018-10-02 Coda Octopus Group Inc. Object tracking using sonar imaging
US10816652B2 (en) * 2018-02-28 2020-10-27 Codaoctopus Group Method of compressing sonar data
US11579288B2 (en) * 2018-04-14 2023-02-14 Coda Octopus Group Inc. Pseudo random frequency sonar ping generation
US10718865B2 (en) * 2018-05-14 2020-07-21 Coda Octopus Group Method of compressing beamformed sonar data

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08506656A (ja) * 1992-11-18 1996-07-16 ウィリアム エイチ ハトソン 多次元信号処理及び表示
US5808967A (en) * 1996-10-07 1998-09-15 Rowe-Deines Instruments Incorporated Two-dimensional array transducer and beamformer
US5964706A (en) * 1998-03-18 1999-10-12 General Electric Company Method and apparatus for pulsed doppler imaging using coded excitation on transmit and pulse compression on receive
JPH11264873A (ja) * 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Ltd 物体計測装置
US5946272A (en) * 1998-08-17 1999-08-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Image conversion for a scanning toroidal volume search sonar
CN102215755A (zh) * 2008-09-15 2011-10-12 垓技术公司 超声波三维成像系统
CN102721966A (zh) * 2012-06-20 2012-10-10 中国科学院声学研究所 相干类测深声纳正下方高精度测深方法及系统
CN106210719A (zh) * 2015-05-29 2016-12-07 美国西门子医疗解决公司 基于超声波束形成器的通道数据压缩
US20170315237A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 R2Sonic, Llc Sonar data compression

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10718865B2 (en) * 2018-05-14 2020-07-21 Coda Octopus Group Method of compressing beamformed sonar data

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