Entwicklung und Realisierung einer hochauflösenden echtzeitfähigen 3D Sonar Kamera zum Einsatz in der Tiefsee

Abstract

Die fortschreitende Erkundung und Nutzung der Tiefsee machen Visualisierungswerkzeuge notwendig, welche für einen Betrieb unter den extremen Umgebungsbedingungen geeignet sind. Optische Kamerasysteme sind durch die Beeinträchtigungen aufgrund hoher Schwebstoffkonzentrationen besonders im Bereich des Meeresbodens stark eingeschränkt. Als Alternative kommen akustische Bildgebungssysteme in Betracht, die von diesen Beeinträchtigungen deutlich weniger stark betroffen sind. Um eine optische Bildgebung ersetzen zu können, müssen diese akustischen Systeme eine hochaufgelöste volumetrische Abbildung der Umgebung in Echtzeit erlauben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Konzept für eine hochauflösende echtzeitfähige 3D Sonar Kamera für den Einsatz in der Tiefsee erarbeitet und in einen Demonstrator überführt. Anhand von Phantommessungen konnte die Leistungsfähigkeit des Kamerakonzeptes validiert werden.

The ongoing exploration and utilization of the deep sea necessitate visualization tools which are suitable for an operation under the extreme environmental conditions. Optical camera systems are very restricted for this purpose due to a high concentration of suspended matter in the sea floor area. Acoustic imaging systems can be an appropriate alternative since they do suffer much less from this limitation. In order to substitute optical imaging systems, the acoustic systems have to provide high-resolution volumetric images of the environment in real-time. Within this work, a concept for a high-resolution real-time capable 3D sonar camera has been developed and transferred into a demonstrator. On the basis of measurements on various phantom structures, the system performance could be validated.