国产深海准实时传输潜标系统设计

基于海洋环境安全保障、海洋环境预报和海洋科学研究的需要，开展国产深海准实时传输潜标系统的设计，重点进行锚泊系统水动力分析、观测设备工作同步性、准实时通讯系统安全可靠和系统低功耗等整体技术设计；开展轻型感应耦合传输缆制作、大深度感应耦合传输和智能收放通讯等数据实时通讯技术的研究；进行适用于准实时传输潜标系统的多种类国产设备的稳定性和可靠性优化、规模化集成和系统化的应用示范，形成半潜升降式准实时通讯潜标与浮子式准实时通讯潜标各1套。所设计的准实时传输潜标系统集成了1台抗污染CTD、19台感应耦合CTD、8台感应耦合T、4台感应耦合传输的ADCP、2台单点海流计和6台感应耦合数据传输仪，并配有2套声学释放器；潜标系统本体设计含有3个水下流线型浮体、1套通讯浮子、1套准实时卫星通讯装置（半潜式水下绞车或海面浮子）和1套锚泊缆系，可实现深达2 000 mm的剖面温盐深和海流等海洋要素的高频率、多要素、多层次的长期连续观测和数据准实时传输，以便对科学问题解决和海洋环境安全保障等提供及时的数据支撑。     

轻型感应耦合数据传输温盐链系统

介绍了轻型感应耦合数据传输温盐链系统功能、组成和设计过程.该系统用于测量不同深度处温盐的动态变化,具有体积小、重量轻、成本低、布放方便、自成系统的特点,可以应用于水质监测浮标,表面漂流浮标等多种小型平台,测量数据可以服务于水产养殖、环境保护和生态治理、气象和海洋监测预报、军事监测等多个领域.     

海洋观测数据传输业务流实时监控技术研究

基于目前海洋观测数据监控管理业务多以人工值班监控为主、电子化与自动化程度不高的现状,首先针对海洋观测数据传输保障业务特点展开分析,然后对数据传输业务流中的各类数据及软硬件对象进行梳理,并利用同步实时监控技术,数据库技术等,解决局域网内分布式同步监控系统建设中发现的一系列复杂问题,最终实现海洋观测数据传输监控系统对整个业务流的全面、实时及自动化的监控。     

自容式SBE 25 CTD数据实时监控功能的实现

采用国际上先进的声学数据传输模块,与目前海洋调查中常用的自容式SBE 25 CTD集成,建立一套能够实时监控CTD数据和工作状态的CTD测量系统,克服了自容式CTD盲测的固有缺陷,有效防止仪器触底,确保仪器设备安全。     

质子旋进式海洋地磁日变站的设计与实现

目前国内在深远海地磁测量中普遍采用潜标加挂磁力仪的作业方式测量地磁日变,针对其布放、回收操作复杂且劳动强度大的缺点,设计了一套新的一体化便携式质子旋进式海洋地磁日变站。基于质子旋进式地磁测量的工作原理,采用多周期同步测量法和线性插值的过零数频算法提高了拉莫尔旋进信号的测频精度;在现有声学释放系统的基础上对声学应答和释放过程进行了改进,采用Goertzel算法提高了声学释放信号频率检测的计算效率和可靠性;将研制的仪器与国际商用仪器进行了陆地对比测试和海上实验。结果表明,研制的海洋地磁日变站性能指标满足海洋地磁测量数据的日变改正精度要求,可靠性高,而且海上操作便捷,可替代传统的海洋地磁日变测量的作业方式。     

声学系统信号的量化与数字化处理

声学系统是探测悬浮颗粒物在海洋中的短期时空分布状态,揭示悬浮颗粒物的沉降、扩散和迁移特性的有效工具。本文阐述了声学系统信号与悬浮颗粒浓度的量化(以美国Datasonics声学系统为例)及信号数字化处理。用处理后的数据可定量分析海洋中悬浮颗粒物时空分布以及不同密度层和水团的分布,可供从事物理海洋学方面的研究。文中阐述的声学信号处理方法对在海洋调查研究、海洋环境保护研究和海洋环境监测中声学技术的应用可提供一个借鉴。     

提高多波束测量有效条幅覆盖宽度的方法研究

随着海洋科技的发展,声学技术在海洋仪器上的应用越来越广泛,多波束测深系统就是声学技术应用的一个范例.多波束测量中有效条幅的覆盖宽度对于调查船只和单位都有重要的意义.在调查中,应尽可能提高有效条幅覆盖宽度.通过多波束系统测深所应用的两大理论(波束形成理论、声纳方程)着手,详细分析了影响多波束测量有效条幅覆盖宽度的船速、海况、发射阵列等因素,提出了提高多波束测量有效条幅覆盖宽度的几点建议.     

海底表层沉积物声速特性研究进展与探讨

海底表层沉积物具有多相、多颗粒、多形态的组成结构，导致其声学特性复杂多样。通过分析压缩波速度和切变波速度特性的研究现状，指出有待于解决的科学问题和关键技术问题。在分析国内外有关海底沉积层声速特性研究基础上，提出采取系统、可控的实验测量手段解决当前测量存在的4点问题。综合分析了压缩波速度和切变波速度存在的统计回归关系和理论分析关系，探讨了当前地声反演、采样样品声学测量、原位声学测量3种方法存在的测量尺度、测量频率、测量状态等的差异，探讨建立不同测量方法和测量技术对测量结果进行统一性解释的方法，从而获得不同类型、不同区域的海底表层沉积物真实的声速特性。最后，从实验室声学测量、物理力学参数测量、流固耦合特性分析、原位测量及海底监测、采样测量与原位测量的误差分析及校正、海底大纵深声学测量6个方面提出技术需求，为提高声学探测海洋和海底的精度服务，推动海洋声学探测和海洋工程发展。     

海洋水文气象数据实时传输系统的设计与实现

针对目前我国海洋调查测量中水文气象数据传输实时性不强的现状,采用我国自主研发的"北斗"卫星导航系统作为无线信道单元,根据水文气象调查设备现状和调查模式,分别在指挥中心和测量终端搭建硬件平台,并研制专用测控软件,设计研制了海洋水文气象数据实时传输监控系统,实现了实时水文气象数据传输及指令交互,达到了提高调查测量数据的质量和调查测量作业效率的目的,为构建突击性强、反应迅速的海洋环境保障作业及实现高效率应急机动测量提供了有效技术手段。该系统的应用对水文气象调查数据的实时高效传输及实时调整调查测量计划任务都具有战略性的意义。     

"采用SCADA通信系统通过国内卫星传输资料浮标数据研究"及其应用

海洋资料浮标测量数据传输的安全、可靠、经济和方便,是多年来浮标工程研究的课题。文中介绍我国海洋资料浮标数据传输方式的变革,国内卫星(中卫-1号)的性能及覆盖海域,"全线通"双向数据卫星通信系统原理特点以及"采用SCADA通信系统通过国内卫星传输资料浮标数据研究"成果在我国东海、南海的应用情况。     

水声通信及组网的现状和展望

水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。同时,水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣,对通信算法和设备可靠性有较高要求,水声通信及组网成为目前的研究热点。文中面向海洋环境监测领域,从水声通信物理层技术、网络技术及组网应用等方面进行介绍,并对未来技术趋势进行展望。     

当前海洋波浪测量的技术特点和实测分析

全面地比较和总结了当前包括压力式测波、声学式测波、浮标式测波和遥测式测波在内的几种主要的海洋波浪测量方法的技术特点;对相应类型的典型代表型号的仪器主要技术指标进行了对比;对不同类型测量方法及其对应的仪器的具体适用环境给出了分析和建议。实际结合了ADCP,AWAC,Wave Duo测波浮球等几种海洋波浪测量仪器于2014年12月在江苏省南通市近海相近区域的同步实测数据,对这几种仪器的海洋波浪测量的响应和过程特征进行了对比和分析,这对相关的海洋波浪测量技术和对应的测波仪器设备特点也是一个很好的验证。     

海底底质声学性质原位测量技术研究

系统介绍了海底底质声学性质原位测量技术，提出了新的原位测量方法，并根据这一测量方法，初步设计制作了相应的海底原位测量仪器。利用初步制作的测量仪器在实验室内对砂质沉积物进行了模拟测量试验，仪器测量得到的沉积物声速与直接透射法测量获得的声速基本一致。在宁波近海海域进行了海上实际测量试验，获得了该测量区域海底底质的声速，验证了此测量技术的可行性，为进一步研发先进的海底原位测量仪器奠定了基础。     

海洋水声调查及信号处理方法的研究

水声环境包括海洋中影响声信号传播的各种参数，传统上，这些参数的测量都是由从事水声及其设备研究的专业人员进行，而且需要许多实验室测量仪器，所以，一直被称为水声实验。就如何将海洋水声参数的测量工程化，实现多航次、大面积的高效率水声调查，对信号获取方法、信号分析与处理方法进行了探索性研究，并在专门的数据处理软件研制中，对提出的联合时频分析法进行了验证。     

基于ARM和北斗通讯的水声浮标技术应用研究

水声浮标是进行海洋声学调查的重要设备,传统的浮标采用基于计算机的数据采集方式和短波通信方式,其可靠性较差。文中介绍了基于ARM的数据采集存储系统和北斗通讯方式的浮标工程技术应用设计方案,结合传统浮标系统对比分析了其系统集成的实用性、先进性、适应性,并提出了进一步的改进措施。     

海底沉积物声速测量方法及其比较

归纳了海底沉积物声速特性及声速测量的两大类方法,分析比较了其各自的特点。针对所存在的问题提出了海底沉积物声速实验室仿真测量的思想。对正确运用“703”专项海洋环境调查技术规程中所采用的底质声速计算公式具有指导意义。     

海洋水声环境调查数据处理系统的设计与实现

针对目前海洋环境调查现状，结合国内现有的技术条件和现有的处理方法、原理，详细论述了海洋水声环境调查处理系统软件主要功能的设计及关键技术，该系统软件满足海洋调查的需求，极大提高了海洋环境数据处理的自动化、数字化和信息化程度。     

水下声传输数据通讯技术研究

本文介绍了水下声传输数据通讯的原理、功能作用及关键技术研究。     

水声通信网及其多址接入技术

随着世界各国海洋开发步伐的加快,对水下传感器网络、水下监视系统、水声预警网络的需求愈来愈迫切,海洋水声通信网络的研究成了世界范围内的研究热点.水声通信网研究面临的主要困难是:海洋声信道的长延时、可用频带有限、严重的时变多途影响、功耗限制、网络安全性等.在分析水下无线通信的特殊环境后,针对水声通信网的多址接入技术进行了研究,选择适合的传输方式及相关协议构建基于OFDM与CDMA技术结合的水下通信网多载波CDMA系统;在matlab上实现多载波CDMA技术的水声通信网络节点对节点的数据传送,并得出了该系统的仿真结果:在帧长一定的情况下,随着信噪比的增大,系统的误码率会减小.在信噪比一定的情况下,子载波数目的进一步增大不会带来系统误码率的改善反而会使系统复杂性增加,降低系统的平均吞吐量,因此子载波数的选择应该在系统复杂性和效率之间折衷考虑.当水声信道上的信噪比一定时,可以通过控制数据帧的长度和子载波的个数来实现较高的网络平均吞吐量.     

Marsh-Schulkin与Rogers模型比对分析

基于实测传播损失数据对比分析Marsh-Schulkin和Rogers经验传播损失模型。通过讨论东海声学调查具体的海洋环境,较详细地标定了两模型对应的声学参数,并融入模型,结合实测数据进行对比验证,得出关于两模型在东海适应性的如下结论:两模型预报结果与实测数据吻合较好,且两者预报曲线大致相同;其中MarshSchulkin模型预报曲线斜率略大于Rogers模型,预报差异随距离增大有所增加;各频率预报曲线存在交点,交点左侧Rogers模型更接近实测数据,右侧Marsh-Schulkin更为准确。