检测水下结构的结构变化制造技术

本发明专利技术披露了一种可用于扫描水下结构的方法和系统。所述方法和系统使得使用者对水下结构有更好的了解。例如，所述方法和系统检测水下结构的变化。声波声纳波被导向水下结构，并且反射的声波声纳波被接收并处理以便生成三维图像。该水下结构的三维图像的数据点与水下结构的在先存在的三维模型对准(比对)。根据所对准(比对)的三维图像生成变化检测模型，并且所述变化检测模型与水下结构的在先存在的三维模型进行比较。根据比较结果，检测水下结构中发生的结构变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术披露了一种可用于扫描水下结构的方法和系统。所述方法和系统使得使用者对水下结构有更好的了解。例如，所述方法和系统检测水下结构的变化。声波声纳波被导向水下结构，并且反射的声波声纳波被接收并处理以便生成三维图像。该水下结构的三维图像的数据点与水下结构的在先存在的三维模型对准(比对)。根据所对准(比对)的三维图像生成变化检测模型，并且所述变化检测模型与水下结构的在先存在的三维模型进行比较。根据比较结果，检测水下结构中发生的结构变化。【专利说明】检测水下结构的结构变化本申请要求申请日为2010年10月25日、专利技术名称为“DETECTING STRUCTURALCHANGESTOUNDERWATERSTRUCTURES”的美国临时申请N0.61/406, 435的优先权，并且该专利文献在此以其全文形式被结合入本文作为引用。
本专利技术涉及通过扫描水下结构采集声纳数据以便获得关于水下结构是否已发生结构变化的信息。
技术介绍
有许多水下结构和其它设备，可能需要对其有更好的了解。这种更好的了解对于例如获得水下结构的信息和检测水下结构的结构变化可能是有用的。目前检查水下结构的方法包括利用潜水员、远程操纵潜水器(ROV)和自主式水下航行器(AUV)进行检查。
技术实现思路
本专利技术披露了可用于扫描水下结构的方法和系统，以便对水下结构有更好的了解，例如，用于检测水下结构的结构变化和用于引导水下结构的检查、维修和操纵。本文中的方法和系统可用于扫描任何类型的水下结构。例如，水下结构包括人造物体，例如海洋石油平台支撑结构和支柱和油井类设备，以及自然物体例如水下山脉、并且可包括全部或部分在水下的结构。水下结构还可以包括固定和非固定的结构，例如在水下环境中可能经受漂移的结构。一般地说，水下结构表示为任何具有深度变化的任意三维结构并且可具有不同的复杂性。当在本文中使用时，术语水下包括任何类型的水下环境，其中可能探明有水下结构并且可能需要利用本文所述的系统扫描所述水下结构，包括但不限于咸水地点例如海和洋以及淡水地点。在一个实施例中，一种检测水下结构的结构变化的方法包括将声波声纳波引向水下结构，和接收来自将声波声纳波引向水下结构的响应。所述声波声纳(波)被设置为基于三维图像的声纳，其中某一频率的脉冲为接收器提供数据以便生成三维图像。也就是说，数据点由响应获得，并且数据点被设置成提供水下结构的三维图像。所获得的数据点与水下结构的在先存在的三维模型进行比对(对准)。根据所比对(对准)的样本生成变化检测模型。所述变化检测模型与水下结构的在先存在的三维模型进行比较。根据比较结果，检测到发生在水下结构中的结构变化。在Iv实施例中，希望具有声纳传感器系统，所述声纳传感器系统能够在水下航行器上执行所述检测方法。水下航行器是例如自主式水下航行器(AUV)中的一种。当在本文中使用时，AUV是无人驾驶的并且不被栓系至主航行器的自主式水下航行器。不过，应当理解，水下航行器不限于AUV，因为本文所述的声纳系统可在其它水下航行器上实施，例如但不限于远程操纵潜水器(R0V)。关于声纳系统，在一个实施例中，所述用于检测水下结构的结构变化的系统包括在水下航行器上的传感器。所述传感器被设置成引导声波声纳波朝向水下结构。所反射的声波声纳波被处理成三维图像。数据存储器设置在水下航行器上，其被设置成接收来自传感器的响应。数据处理器也存在于水下航行器上。所述数据处理器被设置成从数据存储器获得传感器数据点，其中所述数据点被设置成提供水下结构的三维图像。所述处理器被设置成将所获得的数据点的样本与水下结构的在先存在的三维模型比对(对准)，以便根据所比对的样本生成变化检测模型，并且将所述变化检测模型与水下结构的在先存在的三维模型进行比较。根据比较结果，所述处理器被设置成检测水下结构中是否已发生结构变化。【专利附图】【附图说明】图1示出用于检测水下结构的结构变化的方法的一个实施例的流程图。图2示出将来自声纳响应的信息与水下结构的在先存在的模型进行比较的一个实施例的流程图，其可被应用于图1所示的方法。图3示出了从声纳响应获得的信息的过滤过程的流程图，其可被应用于图1所示的方法。图4示出了用于检测水下结构的结构变化的系统的示图。图5是变化检测模型的单元的示意性空间表示的一个实施例，与所接收到的新的声纳数据进行比较，其中所述比较表示是否已发生水下结构的结构变化。图6是用于检测水下结构的结构变化的一个实施例的流程图，其可采用图5中所示的单元的空间表示。【具体实施方式】图1示出了用于检测水下结构的结构变化的方法10的一个实施例的流程图。一般，所述方法通过利用水下航行器的惯性导航能力连同基于特征的传感器例如声纳成像传感器、和将由传感器取回的数据与水下结构的在先存在的三维模型进行比较的处理器来进行。在许多情况，这可以在水下航行器上并且经常以约一秒和有时侯更短的时间实时进行。例如，可以在约一秒或更短的时间内完成发送3D声纳脉冲、从其接收数据、过滤数据、并将其与在先模型对准(比对)的过程。方法10包括引导声波声纳波朝向水下结构。在引导声波声纳波后，在步骤12由引导声波声纳波朝向水下结构来接收响应。例如，在步骤12，声纳波从所述结构被反射并被接收。应当理解，所接收到的声波声纳波由声纳处理成三维图像，即声纳是三维(3D)成像声纳。3D成像声纳可以是任何3D声纳，由单个传送的声纳脉冲或声纳脉冲信号的反射的声纳信号形成3D图像。合适的3D声纳的一个示例是从CodaOctopus Products可购得的CodaOctopus Echoscope。应当理解,3D声纳可被调整并被设置成指向水下结构，以便它可向(在)水下结构发送声纳脉冲并可被定向成相对于纵向(垂直方向)成不同的希望的角度并距离水下结构有(不同的希望的)距离。应当理解，惯性导航系统是已知的，并且用于确定水下航行器的位置、方向和速率(例如，运动的方向和速度)。惯性导航系统可包括多普勒速度计程仪(DVL)单元，所述多普勒速度计程仪(DVL)单元面向下用于确定速率，但应当理解，惯性导航系统可以是可确定位置、方向和速率(例如，运动的方向和速度)的任何系统。合适的惯性导航系统的一个示例是可从 Kearfott Corporation 购得的 SEADeVil。一旦通过三维声纳接收到响应，在步骤14获得数据点，其被设置成提供水下结构的三维图像。随后在步骤16将所述数据点与水下结构的在先存在的三维模型进行比较。关于比较步骤16，在一个实施例中，通过将数据与在先存在的三维模型进行匹配(拟合)的迭代过程使来自3D声纳的响应与水下结构的在先存在的三维图像对准(比对)。在一些实施例中，该迭代过程是基于来自单个3D声纳脉冲(信号)的数据，但应当理解可使用多个3D声纳脉冲(信号)。根据比较结果，在步骤18可检测水下结构的结构变化。关于在先存在的三维模型，假定有在先存在的三维模型可用于与由3D声纳取回的数据进行比较并用于执行变化检测程序。应当理解，在先存在的三维模型的来源可以变化。在一个示例中，在先存在的三维模型存在于开始调查结构变化的时候，例如来自于从计算机辅助设计软件可得的电子文档。例如，当水下结构的第一参考模型用于执行模型结构的后面比较时，情况可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·德布伦纳，A·K·费廷格尔，C·L·贝克，
申请(专利权)人：洛克希德马丁公司，
类型：
国别省市：