近年来内河水运已成为水路建设中最重要的一部分,随着内河水运大力的发展,各种水上交通事故开始频繁的发生,遇难人数也在频繁增加,事故发生后的救援变得尤其重要,加强对内河救援打捞的研究是十分紧迫和必要的。在内河打捞救援过程中,由于内河河水含有大量的泥沙等悬浮物,导致其河水通透性和可见度较低,无法使用光学设备进行水下救援,严重影响水下救援打捞的效率,然而在这种条件下,超声成像的效果显得格外突出。因此,提出将声呐与潜水打捞头盔结合在一起使用,从光学和声学方向完成水下低能见度的可视化头盔的人机工程机理研究,具体研究内容如下:1)依据人机工程学的相关知识,以内河救援打捞为背景出发,对内河救援打捞头盔进行需求分析。通过系统需求分析,分别进行内河潜水打捞头盔声呐显示系统以及光学系统的设计与实现,并根据潜水员的工作环境进行密封耐压性设计。2)完成内河低能见度下的致因分析,接着对长江水域中的泥沙进行分析,通过在显微镜下观察,并通过粒径分析软件得到泥沙组成以及粒径分布规律;在此种泥沙成分下,分析光衰减变化规律,并通过实际实验进行验证,从人机工程学角度结合内河潜水头盔分析头盔可视化条件。3)完成内河潜水头盔可视化方法分析;分析超声衰减与极限分辨率的关系,得出适用于长江水域的声呐频率;分析超声探头对声纳成像的影响,得出适合内河潜水打捞的探头阵元;分析泥沙对超声成像的影响,避免泥沙对内河救援打捞的影响;分析超声探测距离对超声成像的影响,并利用Field II进行低频率的仿真实验,结果表明低频率的超声成像系统适用于内河潜水打捞。4)完成潜水打捞头盔功能和耐压密封性实验,对头盔进行集成,对电源模块进行验证,结果表明,本文所设计的电源模块能够很好的适用于内河潜水打捞;通过对武汉月亮湾的水下光照度的测量,验证光衰减的理论性,设计并完成室内头盔对比度实验,讨论得出在不同的外界环境下光成像与声成像进行救援打捞工作的条件;通过泥沙环境下的超声成像对比实验,验证内河潜水打捞头盔与超声成像的可行性,结果表明。在浓度较小的情况下,可以清晰的获得0.5m内的图像,在泥径增大的情况下,需要降低超声频率,才能减少泥沙对超声成像的影响。本文的创新点主要包括:1)完成了对光学和声学的水下低能见度的可视化头盔的人机工程机理分析,从光学分析了泥沙颗粒大小对光衰减的影响,得出不同地面照度水下救援打捞使用声成像的情况,从声学研究泥沙对声衰减的影响,得出无法使用光成像时适合不同环境下的声呐频率和设备。2)完成了声呐与潜水打捞头盔的集成,完成了声呐系统数字电路的设计与实现,完成了实物的制作与集成。通过本次研究为最终救援打捞头盔的研发提供技术支持,使得在低能见度内河救援打捞作业中,增加救援人员的视野范围,从而提高内河救援打捞效率。