[发明专利]一种深海热液喷口快速搜寻定位装置、方法及系统

说明书

本发明涉及一种深海热液喷口快速搜寻定位装置、方法及系统。该装置包括：接收水听器阵列、波束扫描单元、热液喷口检测单元和热液喷口定向定位单元，所述接收水听器阵列用于采集水声数据，所述波束扫描单元对所述水声数据进行处理得到声信号，所述热液喷口检测单元用于根据所述声信号判断是否存在热液喷口，所述热液喷口定向定位单元用于当存在所述热液喷口时对所述热液喷口进行定位。本发明能够实现深海热液喷口的远距离快速搜寻和精确定位。

技术领域

本发明涉及热液喷口定位领域，特别是涉及一种深海热液喷口快速搜寻定位装置、方法及系统。

背景技术

在1977年“阿尔文”号载人潜水器首次在东太平洋海隆的加拉帕戈斯群岛海域发现热液区后，海底热液区以其独特的高温、高压、缺氧环境，丰富的矿藏资源以及独特的生物、基因资源等引起了科学家的震惊以及极大的兴趣。对热液区域的研究具有科学和经济双重意义，而发现热液喷口又是研究的基础。海底热液活动主要分布在洋中脊和弧后盆地，也有部分位于火山弧和板内火山等。从目前发现的热液区或异常区来看，海底热液的分布极不均匀，其中太平洋分布最多，大西洋次之，北冰洋和印度洋较少。据统计，对全球洋中脊地球系统的热液探测不到10％。

国际上有许多寻找热液喷口的方法，其中地球物理方法和水文方法是海底热液探测中较为成熟的方法，能够探测到几千米范围内的热液异常状况。他们主要利用热液活动区和上覆水体的物理和化学异常，通过海底热流测量、热液活动区热液柱的CH₄、³He和Mn异常观测、热液柱的硅氧异常观测、热液柱的CTD异常观测、地磁异常、海底照相、侧扫声纳、多波束测量、OBS观测、深潜调查等手段，实现对海底热液活动区的探测和分布调查。对热液活动区探测的技术手段归集起来，主要分为两大类：近距离探测和走航式调查。近距离探测利用深拖或水下航行器携带CTD、MAPR、化学探测系统、侧扫声纳等，对目标区进行精细探测。走航式调查是指船只在保证正常行驶的情况下，搭载多波束或单波束声纳对海底进行大面积扫描，搜索海底热液喷口。对比两大类探测手段，近距离探测的优点在于探测精度高，缺点是工作效率低；走航式调查的优点在于范围广，缺点是探测精度低、误差率高。由此可见，在深海洋中脊复杂地形下，如何实现较大范围内快速有效探测到热液喷口，又能精确地发现热液喷口位置，成为深海热液探测的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海热液喷口快速搜寻定位装置、方法及系统，能够实现深海热液喷口的远距离快速搜寻和精确定位。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种深海热液喷口快速搜寻定位装置包括：接收水听器阵列、波束扫描单元、热液喷口检测单元和热液喷口定向定位单元，所述接收水听器阵列用于采集水声数据，所述波束扫描单元对所述水声数据进行处理得到声信号，所述热液喷口检测单元用于根据所述声信号判断是否存在热液喷口，所述热液喷口定向定位单元用于当存在所述热液喷口时对所述热液喷口进行定位。

一种深海热液喷口快速搜寻定位方法包括：

获取船舶航行轨迹；

根据所述船舶航行轨迹确定当船舶到达指定位置后，将接收水听器阵列布放入海中；

通过所述接收水听器阵列采集水声数据；

对所述水声数据进行处理，得到声信号；

根据所述声信号，判断热液喷口是否存在；

若是，对所述热液喷口进行定位；

若否，返回至通过所述接收水听器阵列采集水声数据步骤。

可选地，所述对所述水声数据进行处理，得到声信号，具体包括：

通过波束扫描单元对所述水声数据进行处理，对于不同的波束指向，生成相应的声信号。