一个看不见的拼图

进入光声机载声纳系统（PASS），该系统将光和声结合起来，穿过空气-水界面。光声方法的想法源于另一个项目，该项目使用微波对地下植物根进行“非接触式”成像和表征。PASS的某些仪器最初是与斯坦福大学电气工程教授Butrus Khuri-Yakub的实验室合作设计的。

从本质上讲，PASS发挥了声音的独特优势。Fitzpatrick说：“如果我们可以在光传播良好的空中使用光，而在声音传播良好的水中使用光，则我们可以同时兼顾两者。”

为此，光声系统首先从被水吸收的空气中发射激光。吸收激光后，它会产生超声波，该超声波向下传播通过水柱，并反射回水下物体，然后再返回地面。

实验室中的实验光声机载声纳系统设置（左）。使用反射的超声波（右）以3D方式重建淹没在水下（中间）的斯坦福“ S”。

返回的声波在破坏水面时仍会消耗掉大部分能量，但是通过使用激光在水下产生声波，研究人员可以防止两次发生能量损失。

Arbabian解释说：“我们已经开发了一种足够灵敏的系统，可以补偿这种数量级的损耗，并且仍然可以进行信号检测和成像。与光通过水或比空气密度更高的任何介质时，光如何折射或'弯曲'相似，超声波也会折射 。我们的图像重建算法可以纠正超声波从水传到空气中时发生的弯曲。”。

反射的超声波由称为换能器的仪器记录。然后使用软件将声信号像看不见的拼图一样拼凑在一起，并重建淹没特征或物体的三维图像。

无人机海洋调查

常规的声纳系统可以穿透数百至数千米的深度，研究人员预计他们的系统最终将能够达到类似的深度。

迄今为止，PASS仅在实验室中用大鱼缸大小的容器进行了测试。Fitzpatrick说：“目前的实验使用的是静态水，但我们目前正在努力应对水浪。这是一个挑战，但我们认为是可行的问题。”

研究人员说，下一步将是在更大的环境中进行测试，并最终在露天环境中进行测试。

Fitzpatrick说：“我们对这种技术的愿景是在直升机或无人机上。希望该系统能够在水面数十米的高度飞行。”