機(jī)載光聲系統(tǒng)，以對(duì)水下物體成像

美國(guó)斯坦福大學(xué)的工程師已經(jīng)開發(fā)出一種空中成像方法，通過(guò)將光和聲結(jié)合的方式，以此來(lái)突破似乎無(wú)法逾越的空氣和水界面障礙物，來(lái)探測(cè)水下物體最終成像。

最近，研究人人員詳細(xì)介紹了他們的“光聲機(jī)載聲納系統(tǒng)”。 他們?cè)O(shè)想，這種混合光學(xué)聲系統(tǒng)將有一天被無(wú)人機(jī)用于從空中進(jìn)行海洋生物調(diào)查，對(duì)沉沒的船只和飛機(jī)進(jìn)行大規(guī)?？罩兴阉?，并以一定的速度來(lái)水平繪制海深圖。甚至還作為地球景觀的細(xì)節(jié)掃描。

斯坦福大學(xué)工程學(xué)院電氣工程副教授阿敏·阿巴比安（Amin Arbabian）說(shuō)：“數(shù)十年來(lái)，機(jī)載和星載雷達(dá)以及基于激光的激光雷達(dá)系統(tǒng)（LIDAR）一直能夠繪制地球景觀。雷達(dá)信號(hào)甚至能夠穿透云層和樹冠層。但我們的目標(biāo)是開發(fā)一種即使在渾濁的水中也能成像的更強(qiáng)大的系統(tǒng)?！?/span>

能量損失

海洋覆蓋了大約70％的地球表面，但僅對(duì)其深度的一小部分進(jìn)行了高分辨率的成像和制圖。

主要的障礙與物理有關(guān)：例如，聲波不能通過(guò)反射在另一種介質(zhì)上而損失大部分（超過(guò)99.9％）的能量，而不能從空氣傳播到水中，反之亦然。試圖使用聲波從空氣進(jìn)入水中然后再回到空氣中來(lái)查看水下系統(tǒng)的系統(tǒng)，一來(lái)一回遭受這種能量損失-導(dǎo)致能耗降低了99.9999％。

同樣，電磁輻射（包括光、微波和雷達(dá)信號(hào)的總稱）在從一種物理介質(zhì)傳遞到另一種物理介質(zhì)時(shí)也會(huì)損失能量，盡管其機(jī)理不同于聲音。研究的第一作者，斯坦福大學(xué)電氣工程系研究生艾丹·菲茨帕特里克（Aidan Fitzpatrick）解釋說(shuō)：“光還通過(guò)反射損失了一些能量，但是大部分能量損失是由于被水吸收了。”順便說(shuō)一句，這種吸收也是為什么陽(yáng)光無(wú)法穿透到海洋深處以及您的依靠蜂窩信號(hào)（一種電磁輻射形式）的智能手機(jī)無(wú)法在水下接聽電話的原因。

所有這些的結(jié)果是，無(wú)法像陸地一樣通過(guò)空中和太空對(duì)海洋進(jìn)行制圖。迄今為止，大多數(shù)水下測(cè)繪都是通過(guò)將聲納系統(tǒng)安裝在拖曳給定興趣區(qū)域的船舶上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是這種技術(shù)緩慢且昂貴，并且覆蓋大面積區(qū)域效率低下。