3D object tracking using 2D multibeam sonar

Abstract

I dette prosjektet har vi laget en prototype for en styrbar sender som kan brukes somutvidelse av en 2D-sonar utviklet av Norbit Subsea AS. Prototypen skal sammen med eksisterende sonar-løsning kunne gi data fra et mål i tre dimensjoner. Data i tre dimensjonervil gi et bedre grunnlag for en algoritme som kan brukes for tracking av objekter i vann.Prototypen består av et styrekort med 16 kanaler som kan styres individuelt, et utviklerkortfor FPGA, en transducer med 16 kanaler og tilhørende software. Spesifikasjonerfor protypen er utarbeidet fra krav gitt av Norbit. Data i to dimensjoner oppnås gjennom bruk av eksisterende beamforming i mottak, noe som gir horisontal vinkel og avstand til mået. Den tredje dimensjonen oppnås ved å sendedelvis overlappende styrte ortogonale pulser som i mottak skilles ved bruk av matchedfilter. Signalstyrken på refleksjoner fra de ortogonale pulsene vi gi et estimat av denvertikale vinkelen. Vi har vurdert forskjellige pulstyper for å måle spesifikasjonene og funnet ut at pulstypenchirp passer best til vårt formål. Kretskortet er designet med tanke på å få god nok sendestyrke for transduceren med 16 styrbare kanaler, og med tanke på å enkelt kunne gjøre tilpassinger. For å få en styrbar sender har vi bygget vår egen transducer som består av 32 parivs parallellkoblede keramiske elementer, slik at vi har 16 kanaler. Styresignalene blir generert med en FPGA som står på et utvikerkort med nødvendige grensesnitt. Prototypen har mulighet for retningsstyring og defokusering av de utsendtepulsene gjennom et brukergrensesnitt. For å analysere de utsendte signalene har vi tatt opp rådata fra en sonar og prosessert de med Matlab i etterkant. Testene viser at prototypen fungerer for å gjøre posisjonsbestemmelse i tre dimensjoner av et kjent mål i vann. Vi har også verifisert at brukergrensesnittet gjør at de utsendte pulsene kan tilpasses til miljøet det gjøres målinger i.