一個看不見的拼圖

進入光聲機載聲納系統（PASS），該系統將光和聲結合起來，穿過空氣-水界面。光聲方法的想法源于另一個項目，該項目使用微波對地下植物根進行“非接觸式”成像和表征。PASS的某些儀器最初是與斯坦福大學電氣工程教授Butrus Khuri-Yakub的實驗室合作設計的。

從本質上講，PASS發揮了聲音的獨特優勢。Fitzpatrick說：“如果我們可以在光傳播良好的空中使用光，而在聲音傳播良好的水中使用光，則我們可以同時兼顧兩者。”

為此，光聲系統首先從被水吸收的空氣中發射激光。吸收激光后，它會產生超聲波，該超聲波向下傳播通過水柱，并反射回水下物體，然后再返回地面。

實驗室中的實驗光聲機載聲納系統設置（左）。使用反射的超聲波（右）以3D方式重建淹沒在水下（中間）的斯坦福“ S”。

返回的聲波在破壞水面時仍會消耗掉大部分能量，但是通過使用激光在水下產生聲波，研究人員可以防止兩次發生能量損失。

Arbabian解釋說：“我們已經開發了一種足夠靈敏的系統，可以補償這種數量級的損耗，并且仍然可以進行信號檢測和成像。與光通過水或比空氣密度更高的任何介質時，光如何折射或'彎曲'相似，超聲波也會折射 。我們的圖像重建算法可以糾正超聲波從水傳到空氣中時發生的彎曲。”。

反射的超聲波由稱為換能器的儀器記錄。然后使用軟件將聲信號像看不見的拼圖一樣拼湊在一起，并重建淹沒特征或物體的三維圖像。

無人機海洋調查

常規的聲納系統可以穿透數百至數千米的深度，研究人員預計他們的系統最終將能夠達到類似的深度。

迄今為止，PASS僅在實驗室中用大魚缸大小的容器進行了測試。Fitzpatrick說：“目前的實驗使用的是靜態水，但我們目前正在努力應對水浪。這是一個挑戰，但我們認為是可行的問題。”

研究人員說，下一步將是在更大的環境中進行測試，并最終在露天環境中進行測試。

Fitzpatrick說：“我們對這種技術的愿景是在直升機或無人機上。希望該系統能夠在水面數十米的高度飛行。”