基于CPLD的高精度频率测量系统设计

介绍了等精度频率测量原理,对测量误差进行了分析.在6000m高精度CTD剖面仪数据采集系统设计中,采用单片机结合Altera公司EPM1270T144C5型CPLD实现系统功能,CPLD基于QuartusII软件平台开发,采用模块化设计方法,实现多通道频率信号等精度同步测量.通过海上的多次现场比测试验,验证了系统的可靠性.     

海上溢油量获取的技术方法

海上溢油近年来已成为恶化海洋生态环境、导致重大海洋资源损失的一种重要海洋灾害.海面溢油量是评价海上溢油事故威胁程度和确定溢油事故等级的重要指标,而溢油面积和油膜厚度的准确获得是评估溢油量的基础.文中系统总结了当今国内外海洋溢油面积和油膜厚度的监测方法,认为航空遥感和卫星遥感技术是获取海上油膜面积的有效手段,基于光学遥感和超声波原理的激光声学遥感器是最具发展潜力的油膜厚度测量技术.此外,通过构建油膜扩展模型来估算油膜厚度也不失为一种简单而有效的方法,其最大特点是应用范围广,不受时空、气候条件影响,实例分析验证结果有很高的准确性(高达96％),这种方法将有望于业务化监测运行来获取油膜厚度,从而比较准确地获得溢油量.     

激光三角法溢油油膜厚度测量技术研究

提出一种激光三角法溢油油膜厚度测量方法与海上应用采样池结构设计,针对石油与柴油搭建光学实验平台进行了油膜厚度测量实验,获得了油膜厚度信息。这种非接触测量方法具有原理简单、测量方便、成本低、精度高等特点,对实现水溶液表面油膜厚度的动态在线测量有重要意义。     

基于DSP和CPLD的数字ADCP信号处理系统

利用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测量流速是20世纪80年代初发展起来的一种流速流量测验新技术。文章介绍了一种以DSP和CPLD为核心的数字ADCP信号处理系统,阐述了系统工作原理、系统结构和软硬件设计。系统以TMS320C5410芯片作为系统控制和信号处理的核心,采用数字滤波和直接数字合成技术为接收和发射模块,提高系统的速度到10ns运算级,极大的降低了输入输出信号的漂移,水体空间分辨率达到1m。     

海洋石油管线探测多波束剖面声纳设计

针对海洋石油管线探测多波束剖面声纳的高速、大容量的实时信号处理任务,以及声纳系统进一步扩展的需求,设计并实现了一种基于IP网络互连的、以并行DSP为处理节点的多波束剖面声纳系统.该系统应用于海底石油管线探测与定位,系统中的每个处理节点与数据采集转换部分采用TCP/IP网络连接,可以通过物理上添加一个或多个处理节点成倍的提高系统的信号处理能力,而在软件上无须大的改动.通过电联调与水槽试验,验证了系统的可行性和稳定性,该设计为高速水声阵列信号实时处理系统提供了一种全新的解决思路.     

水面油膜微波辐射特性实验室测量与物理机制研究

为了实现海面油溢量定量测定,必须对油膜的微波发射特性进行仔细测量与深入研究,以便为传感器设计和遥感资料解译提供不可缺少的基础数据与函数关系,本研究在实验室条件下,利用“灰体室”测量法测试了国产原油、燃料油和食用植物油的微波发射率随油膜厚度变化的曲线(或称发射率/油膜厚度谱),并对这种曲线反映出的物理机制进行了研究,提出了与实验数据相符合的理论模式.     

基于Labview平台的海浪波高测量系统

海浪波高测量是海洋勘探的主要内容之一.结合Ku波段多普勒相栓雷达,运用虚拟仪器根据海浪回波的多普勒频率来判断海浪变化,测出海浪波高存储数据.系统硬件部分采用了NJ(National Instruments 美国国家仪器)公司的高性能数据采集卡USB-6251.替代传统的DSP处理芯片.软件方面采用了Labview7.1图形化编程实现,具有很好的直观性和形象性.初步实现了潮位测量的基本功能.     

海面油膜厚度测量装置

苏联的“1029006”号专利详细介绍了一种海面(水库等水体表面)石油污染薄膜厚度的测量装置。它的主要工作部件是波浪参数测定仪,该仪器布设于水下,并连续向海面发射探测脉冲。利用声学原理,根据从油膜界面和海水界面反射回测波仪的信号到达时差,参考测量现场盐度,温度,压力的真实值来计算油膜厚度。为克服以往油膜测量精度不高的缺陷,本专利所介绍的测量装置将测波仪,控制信号形成器,超声脉冲发生器,水声天线接受一发射部件,信号记录和数字处理部件串联在一起,信号记录和数字处理部件的     

海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型的构建

溢油扩展过程中油膜厚度的准确获得是进行溢油量估算和损失评估中需要解决的关键科学问题,通过揭示溢油扩展中油膜厚度的理论变化特征来获得油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,构建海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型,对溢油量估算至关重要。依据Lehr提出的油膜椭圆扩展模型构建了油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,剖析了溢油扩展过程中油膜厚度的变化特征。油膜厚度在溢油发生后最初2小时内会迅速减小,此后衰减速度逐渐减小直至趋于稳定。对于原油来说,通常在6～7h内会达到最小油膜厚度,扩展终止。溢油密度对油膜厚度的影响表现为密度大的溢油初始厚度大,达到平衡的时间也较长;风速对于油膜扩展的影响巨大,风速越大越有利于油膜的扩展,油膜厚度越小;温度也通过影响溢油油膜密度来影响油膜厚度的变化,一定范围内,高温促进油膜的扩展,加快油膜厚度的变化速度。除溢油密度、风速和温度外,溢油方式、海流、潮汐和溢油时间等因素也会影响油膜厚度的变化。     

海洋调查测量信息系统(一):硬件部分

在调查测量船的设计论证过程中,针对调查测量设备信息综合处理和任务指挥控制的需求,基于对调查测量船典型装备配置及能力的分析,提出了由软硬件两部分组成的调查测量信息系统,设计了由数据采集分发平台、声学同步控制模块和数据远程通信模块组成的系统硬件部分,实现了调查测量信息的集中采集、实时分发、远程传输,以及调查测量作业的同步控制,有效保证了调查测量船装备布局的统一性和科学性,为海上同步高效作业能力的生成提供了硬件保障。     

基于GF-1卫星的海上溢油定量监测——以青岛溢油事故为例

基于GF-1卫星数据对2013年11月22日青岛黄潍输油管道爆炸造成的海面溢油进行定量监测。研究首先采用2013年11月26日GF-1卫星数据对海面溢油进行提取,其统计面积为0.67 km2;其次,结合肖剑伟提出的油膜厚度单波段反演模型估算油膜厚度,最终计算得到溢油量为0.28 t;最后,对Band 1反射率与油膜厚度结果进行灰度分割,将溢油污染程度分为6级,对比发现两者分级结果较为一致。由此得出,通过反射率直接进行灰度分割可以对溢油污染进行有效的等级评定。     

基于自扩展深度置信网络的原油油膜绝对厚度反演研究

海上溢油事故危害海洋生态安全、人类健康与经济发展。开展基于遥感技术的海面溢油量的估算研究,对于保护海洋生态环境具有重要意义,而油膜厚度反演是溢油量估算的核心环节。本文通过搭建室外实验场景,模拟真实海面溢油环境,基于现场实测高光谱遥感数据,开展海面溢油厚度反演研究。本文将深度学习与遥感技术融合,提出了基于自扩展深度置信网络的油膜厚度反演模型(oil thickness inversion generative adversarial and deep belief network,OG-DBN)。该模型由油膜光谱特征数据自扩展模块与油膜绝对厚度反演模块两部分组成。光谱特征数据自扩展模块能够基于实测高光谱遥感数据,自动筛选出光谱可分性较好的光谱特征区间,进而基于对抗生成网络(generativeadversarial network,GAN)进行样本扩展,增强模型的泛化性;油膜绝对厚度反演模块则是基于深度置信网络(deep belief network,DBN),深度挖掘不同厚度油膜光谱特征数据的光谱特性信息,精确反演油膜的绝对厚度。实验结果表明,本文提出的OG-DBN模型在可控实验条件下,原油油膜绝对厚度反演精度达到97.69%,决定系数R2为0.980,平均差控制在±0.06%;模型鲁棒性测试表明,该模型仍能保持较为稳定的反演精度,均高于93.33%,R2大于0.957以上,平均差在±0.6%以内。     

渤海海冰现场监测的数字图像技术及其应用

在渤海冰区油气开发中,海冰给平台结构、油气运输和施工作业带来很大影响.油气作业区海冰参数精确、连续、实时的现场监测对分析油气开发的可靠性、检验海冰数值模式、校正海冰卫星遥感数据具有重要意义.针对渤海油气作业区的海冰运动和分布特性,通过数字图像技术对海冰的厚度、运动速度和密集度三个参数的提取进行了算法开发和软件研制.在2...     

实时处理三维视觉信息的DSP实现方案

在三维视觉系统中 ,采用数字信号处理器 ( DSP)对三维视觉信息进行实时处理 ,可以提高处理三维视觉信息的运算速度。在实时采集处理系统的实现方案中 ,信号采集子系统与 DSP之间的数据通信方式 ,实时采集处理系统与 PC机之间的数据传输方式 ,也是影响三维视觉系统信息处理速度的两个重要因素。该系统采用双端口 RAM和中断方式进行数据传输 ,实现了信号采集子系统与 DSP、实时采集处理系统与 PC机的并行处理 ,以提高整个三维视觉系统信息的处理速度     

多波束数据处理系统技术研究

针对当前多波束测深数据成果现状,探讨以Oracle 9i数据库为基础,搭建ArcGIS 8.3的SDE为空间数据引擎的多波束水深空间数据库,结合ComGIS技术开发多波束数据处理系统。系统功能包括测深数据的输入、管理、分析、显示、制图和绘图输出,改变了一般基于文件方式的多波束水深数据处理方式,成功的将空间数据库技术融入系统中,并有效运用了ComGIS开发系统前端平台,丰富了系统功能,具有一定的参考价值。     

基于热红外视频图像监测的海面溢油识别技术研究

针对现有海面溢油检测技术难以在石油泄漏初期（尚未形成海面大规模油膜覆盖）及时发现油膜的难题,本文在前期基于热红外图像测算海面油膜面积方法研究的基础上,结合油泄漏至海面后油膜的扩散特征,提出了一种基于热红外视频图像监测油膜面积变化以及时识别海面溢油的方法。首先,基于单帧热红外图像处理算法提取海面前景区域（包含油膜区域与相似物干扰区域）并计算各区域所代表的实际物理面积。基于视频图像处理技术跟踪测算前景区域中各连通区域的实际物理面积变化情况,根据各连通区域的面积变化率识别前景区域中是否存在油膜,从而判断海面是否发生溢油。实验结果表明:所提出的方法能有效识别不同黏度的石油泄漏至海面形成的扩散油膜,在水面包含波浪与相似物干扰时也具有良好的识别精度。该方法适用于特定场景下（如码头、船舶等）的溢油事故的鉴别,能为溢油事故的及时发现和预警提供技术支持。     

CPLD在数据采集系统中的应用

本文介绍了ALTERA公司的CPLD为核心的高精度CTD剖面仪采集系统设计实例，讨论了有关CPLD在应用中遇到的实际问题。