機(jī)載光聲系統(tǒng)，以對水下物體成像

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

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)”。 他們設(shè)想，這種混合光學(xué)聲系統(tǒng)將有一天被無人機(jī)用于從空中進(jìn)行海洋生物調(diào)查，對沉沒的船只和飛機(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：“數(shù)十年來，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，聲波不能通過反射在另一種介質(zhì)上而損失大部分（超過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查看水下系統(tǒng)的系統(tǒng)，一來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)信號的總稱）在從一種物理介質(zhì)傳遞到另一種物理介質(zhì)時也會損失能量，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：“光還通過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?！表槺阏f一句，這種吸收也是為什么陽光無法穿透到海洋深處以及您的依靠蜂窩信號（一種電磁輻射形式）的智能手機(jī)無法在水下接聽電話的原因。

所有這些的結(jié)果是，無法像陸地一樣通過空中和太空對海洋進(jìn)行制圖。迄今為止，大多數(shù)水下測繪都是通過將聲納系統(tǒng)安裝在拖曳給定興趣區(qū)域的船舶上來實(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。