1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
分布式光纤水听器将光纤作为水下声波换能器阵列，是近年来发展的新型水听器技术，具有阵列灵活重构、易于大规模组网、湿端全自动制备等独特优势，得到了国内外相关领域的重点关注。介绍了分布式光纤水听器的基本传感原理与典型的信号解调方法，梳理了声压灵敏度、系统等效噪声、响应方向性、动态范围等分布式光纤水听器的重要性能指标与研究进展，并介绍了近年来分布式光纤水听器技术的应用概况。最后，对存在的问题与未来发展趋势进行了总结和展望。
分布式光纤水听器 分布式光纤声波传感 光纤传感 瑞利散射 水下目标探测
1 宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波 315000
2 重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆 310027
海洋生物相互聚集形成遮挡现象是误检和漏检的重要原因。为了解决这个问题，提出一种采用样本迭代融合辅助网络训练的海洋生物检测方法。首先，选用改进后的深度空洞残差结构作为特征提取网络，提升了网络的特征提取能力；然后，结合海洋生物图像目标遮挡、密集的特点，改进损失函数避免发生误检、漏检现象；最后，为了进一步解决目标遮挡、数据不平衡的问题，提出样本迭代融合方法，生成模拟图像扩充训练集，提高了网络训练的有效性和对小样本量海洋生物的检测能力。实验结果表明，所提海洋生物检测方法在URPC2018和台湾鱼类数据集上的准确率分别达91.36%和90.27%，检测准确率和速度高于现有目标检测算法。
海洋生物检测 样本迭代融合 深度学习 水下目标检测识别 数字图像处理 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0220001
大连大学通信与网络重点实验室, 辽宁 大连 116622
主动声呐目标回波受海洋环境噪声干扰严重, 远距离探测回波信号弱, 目标方位估计准确度低, 并且传统基阵空间谱估计方法需要满足奈奎斯特采样率, 采集数据量大。利用信号的空域稀疏性, 以回波信号亮点模型为基础, 研究了基于压缩感知的空间虚拟阵列目标方位估计技术。在接收基阵物理孔径有限的情况下, 利用线性预测(LP)虚拟阵列方法提高阵列孔径尺度, 采用压缩感知(CS)算法对目标回波信号进行重构与恢复, 通过数据仿真分析表明该算法提高了基阵空间谱估计的分辨力, 有效地抑制了噪声干扰。
水下目标探测 空间谱估计 稀疏信号 虚拟阵元 压缩感知 underwater target detection spatial spectrum estimation sparse signal virtual array element compressed sensing
1 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院, 辽宁 葫芦岛125105
2 辽宁工程技术大学研究生学院, 辽宁 葫芦岛125105
3 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室, 辽宁 沈阳110016
4 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳110016
对水下图像预处理和目标检测识别、跟踪关键技术进行了详细的归纳总结。根据是否需要构建模型,将水下图像预处理分为图像增强和图像复原,论述了增强和复原方法的基本思想及方法特点。对水下光学图像的目标检测识别与跟踪原理和方法的研究进展进行全面阐述。通过对以上各个过程研究成果的总结分析,梳理了水下目标探测各关键技术中存在的重点解决问题与相关难点问题,讨论了其解决思路和进一步发展方向。
图像处理 数字图像处理 水下图像预处理 水下目标检测识别 水下目标跟踪 深度学习 激光与光电子学进展
2020, 57(6): 060002
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
国内正处于实施21世纪海洋“丝绸之路”战略部署的关键时期, 发展海洋光学技术是支撑国家中长期发展战略的重要方向。海洋激光遥感技术是海洋光学的重要研究领域之一。激光雷达作为近年来快速发展的新型主动遥感技术, 由于其具有高精度及高时空分辨率的优点, 已在海洋激光遥感领域得到广泛的应用。文中基于布里渊散射激光雷达和海洋成像激光雷达介绍了海洋激光遥感技术的研究进展, 以及我国在水体参数测量、水下目标探测和海洋地形地貌的激光遥感中的应用。
海洋激光遥感 激光雷达 水体参数探测 水下目标探测 海洋地形地貌 ocean laser remote sensing lidar water parameter detection underwater target detection marine topography 红外与激光工程
2018, 47(9): 0903003
为实时动态测量未知深度水下目标微弱后向散射信号，设计了一种新型的光电倍增管(PMT)选通变增益探测系统。采用给PMT外加选通和变增益纳秒电脉冲的方法，通过改变PMT光阴极与第一打拿极之间电势差，实现PMT选通；借助给PMT最后一个打拿极外加变增益高压脉冲改变PMT最后一个打拿极与前置打拿极间的电势差，实现PMT变增益。实验结果明：在选通和变增益脉冲到来时，阳极输出相应的脉冲信号，信号脉宽为40ns，脉冲幅值增大，证明该方法能够实现PMT选通和变增益。
光电倍增管（PMT） 水下目标探测 距离选通 变增益管 PMT underwater target detection range gating variable-gain tube
1 海军工程大学 电子工程学院，湖北 武汉 430033
2 海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033
激光声作为水下声源的一种新的激发方法，具有高声强、窄脉冲、宽频谱等优点。基于激光声激发的线性及非线性理论，建立了激光声信号特性的初步模型，研究了激光在水中激发声波的特性，研究表明：在热膨胀激发状态，增大激光光强可以提高激光声的转换效率；光强大于击穿阈值后，激光声的激发机制为非线性的光击穿机制。激光声具有的高距离分辨能力和海洋抗干扰能力，对水下目标探测、空载平台等领域有着较广的应用前景。
光声学 激光击穿 水下目标探测 声纳 optoacoustics laser-produced breakdown underwater target detection sonar
