基于水下滑翔机平台的海洋声学探测技术发展现状与展望

水下滑翔机作为一种新型海洋监测平台,具有大航程、长时序、高隐蔽性、低成本及通用性强的特点,是用于水下移动目标探测、海洋水文环境精细化测量的优势平台,在海洋勘测与探测、国家海洋安全、海洋环境监测体系建设中发挥着重要作用.详细梳理了基于水下滑翔机平台的海洋声学探测技术的国内外研究进展现状,展望了推动海洋声学探测未来发展的关...     

面向智慧海洋的MIMO探测通信一体化波束成形设计

随着智慧海洋的不断发展,海洋研究中海洋信息的可靠获取、高速传输和高效处理越来越重要。为此,考虑一个面向智慧海洋的多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）探测通信一体化系统,在同一平台上共享相同的频谱资源来同时实现水下目标探测与通信。首先,对基于通信信号以及基于通信和探测信号叠加的2种一体化波形构成方法进行研究,在满足总功率及通信用户信干噪比需求的约束下,最小化MIMO探测发射波束图匹配误差和互相关图。然后,针对建立的2种波束成形设计问题,将其转化为二次半定规划问题并采用半正定松弛算法进行求解,得到探测通信一体化波束成形矩阵。最后,仿真结果验证了MIMO探测通信一体化波束成形设计的可行性。     

远距离海上观测平台通信网络架构优化设计——以外磕脚平台为例

随着国家对海洋战略的高度重视,海洋观测业务体系能力建设的不断加强,海洋观测将由近海向深远海纵深发展,海洋战略空间进一步拓展,远距离海上观测平台将被大量建设使用,数据通信成为关键。本文以外磕脚通信网络优化为背景,以卫星网、微波网为研究对象,提出"微波+卫星"组合的通信网络架构优化方案,实现两个网络的集成和冗余备份,提高数据传输的稳定性,保障海洋观测数据的准确获取和实时传输。     

智能水下应急通信一体化探讨

目前海洋应急通信主要关注海面部分,较少涉及水下部分,不能满足水下应急需求。为此,对水下应急通信进行探讨。首先,分析了可能的多种应用场景,讨论了基本的需求和性能指标。其次,从网络拓扑、工作机制和节点类型几方面探讨了系统的体系结构。然后,对关键技术进行了阐述,包括：节点多模通信及功能一体化、网络快速机动部署、网络模式快速切换、水上水下联合一体化等。最后,介绍了智能化可以采用的机器学习和元学习方法,探讨了水下应急通信智能化的思路。     

一种基于锚系垂直阵列的水下移动目标警戒方法

提出了一种基于锚系垂直阵列的对水下移动目标警戒的方法,论述了基于锚系垂直阵列时频瞬态特性探测和空间相关性探测的原理。利用海洋环境与目标噪声在时-频域与空间上的差异,对水下移动目标探测警戒,探测概率高且计算相对简便。垂直阵列悬挂于锚系潜标的系留缆或直接作为潜标的系留缆,布放机动灵活、适应水深范围广,可用于对水下移动目标的长周期、定点、大范围实时监测。     

基于高分辨率多波束声成像的核电站冷源海域水母探测研究

为提升核电站冷源可靠性,需建立海生物识别、探测、预警及分级响应的纵深防御体系,其中探测预警为前端处置措施,为后续的分级响应提供准确而及时的海生物信息,同时可替代潜水员水下检查工作,降低工业安全风险。采用水下声学高分辨率多波束探测方法对水母等海生物进行探测,并获取其回声特性,分析了其在敏感海域的分布密度及体散射强度特性。研究结果表明,利用该高分辨多波束声学法探测核电站出水口海生物是有效的。     

浅谈天发地收超视距雷达在南海监测中的应用

我国南海海域范围大,海洋动力环境恶劣,常规手段难以实现对南海的大范围连续观测。天发地收超视距雷达（天地波雷达）能够同时实现海洋动力要素监测和海上移动目标监视监测,具有天波雷达覆盖面积大、探测距离远的特点,又具有地波雷达对目标发现概率高的特点,是一种新的适用于我国南海的监视监测手段。文章分析了天地波雷达的特点,论述了天地波雷达在南海海洋动力监测和海上目标探测的应用前景。     

海上船只目标监视监测技术专辑 序言

<正>国家海洋权益的维护与国家主权和国家安全息息相关,是国民经济可持续发展的重要保障。近年来海上航运和渔业活动增多、海上侵权事件频发,为了维护海洋安全,迫切需求对海上船只目标进行监视监测。目前,合成孔径雷达(SAR)和高频地波雷达是海上船     

高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消

在对海洋监视监测的过程中,高频地波雷达的船只目标检测能力与其对海杂波的抑制能力密切相关。但是,传统海杂波时域抑制方法存在目标回波参数与海杂波相近时难以区分其各自分量,对消时目标被误消除的问题。针对上述问题,本文提出了一种适用于高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消方法。该方法综合海杂波频移理论和实际海杂波特性分析制定出边界条件,约束建模对消过程,实现海杂波分量的抑制。实测地波雷达数据和船舶自动识别系统(AIS)数据检验的结果表明,本文方法克服了传统方法的不足且信杂比改善更加稳定,能够更加有效地实现海杂波循环对消。     

关于构建我国海上目标识别与监视系统的思考

文章针对我国管辖海域监控体系面临的挑战和实际需求,从涉海管理业务分类、技术能力储备等多个角度进行现状分析,探索切实可行的技术路线,提出构建“天、空、船、岸”一体化综合监视体系的设计思路和架构体系,最终形成可覆盖我国全部管辖海域,具备大范围早期预警和连续跟踪监视能力的海上目标识别与监视系统。     

基于WebGIS的浒苔监测打捞指挥系统设计与实现

本文围绕浒苔绿潮灾害的信息化应急保障需求,提出了基于WebGIS的浒苔监测打捞指挥系统架构,设计了浒苔监测打捞指挥数据库和功能模块,开发了雷达监测数据实时接收和自动预处理、浒苔信息三维动态可视化、浒苔入侵分级预警等关键技术,详细介绍了系统实现的主要功能。经有关部门使用验证,系统能够有效支撑浒苔绿潮灾害监测和打捞指挥工作,提高沿海地区应对浒苔绿潮灾害的信息集成保障能力。     

基于“彩虹4”无人机海洋监测平台的设计与验证

针对海洋监测中轻小型无人机抗风能力差、大范围动态监测能力不足的问题,本文以彩虹-4型中空长航时无人机为平台进行了载荷安装、电气接口及电磁兼容性设计,实现了光电吊舱、对海雷达、AIS多任务载荷的优化集成,通过开展远距离无人机通信、载荷数据与位姿信息实时同步回传、数据处理等关键技术研究,形成了一套完整的海洋监测平台软硬件系统。最后经过长时间的地面测试并在海南三亚市东部海域开展远距离飞行试验,依据应用场景及作业的紧迫程度,探索了海岛礁成图等常规监测和海上船只目标应急监测应用模式,验证了平台设计指标,其中平台续航能力优于22h,作业通讯距离达到2 300 km,在无控条件下可见光、红外、SAR成像精度分别为15.35 m、21.09 m、6.30 m。结果表明,该平台能够满足海洋监测技术要求,具有实际应用价值。     

我国海洋水下观测网发展战略思考

海洋观测已呈现陆、海、空联合组网观测形式,这是海洋观测发展的必然趋势和未来走向。但我国在海洋水下观测能力方面极其薄弱,特别是与国际海洋发达国家相比存在较大差距,本文主要整理了国外水下观测网发展的有关政策、重点项目及技术装备,并对我国面临的海洋发展形势进行了分析,提出了我国海洋水下观测网发展战略建议,供有关管理人员和科研人员参考。     

海洋公益性行业科研专项经费项目介绍

<正>项目名称:海上船只目标星-机-岛立体监视监测技术系统(项目编号:201505002)起止年月:2015-01—2018-12主持单位:国家海洋局第一海洋研究所负责人:孟俊敏研究员1研究目标针对我国专属经济区海上目标监视监测的国家需求,发展广域搜索与SAR成像一体化雷达,以实现远距离搜索和近距离成像的功能,提升船只目标发现能力。发展岛基小型化地波雷达,以解决阵列式地波雷达占据大量海     

西北太平洋深海声道的初步分析

自从Ewing和Worzed[1]和Stiffer[2]研究深海声道以来,大洋的声道现象越来越引起人们的重视.特别是近几十年来,随着核潜艇的服役,各国对水声设备、水声理论、海洋环境等的研究提出了更高的要求.研究大洋声速场的分布,了解声速剖面的时、空分布变化规律,掌握声道的分类特征,探索深海声道(SOFAR声道)特征量(详见后述)的地理分布状况,对提高反潜、防潜探测能力和建立深海预警体系,有着举足轻重的意义.另外,随着海洋开发的迅猛发展,载人潜水器、遥控深潜器的广泛应用,大洋深层海洋调查研究的推进,大洋声道现象也日益受到人们的关注.     

基于AUV的声纳水下目标实时探测机制研究

针对传统船载声纳探测水下目标存在成像分辨率低、主观性强、耗时长、应用区域局限,以及自主式水下潜航器(autonomous underwater vehicle, AUV)受水声通信限制导致数据无法实时回传、处理及目标实时探测的问题,提出了一种基于AUV的声纳水下目标实时探测机制。首先对基于AUV搭载声纳设备实施水下目标探测的系统进行了阐述;然后提出了基于AUV的声纳水下目标实时探测实施流程和关键技术;最后通过海上试验,验证了该机制在一定程度上克服了水声通信限制,实现实时、高效、智能的水下目标探测,具有较强的实际指导意义。     

异构滑翔器水声通信技术研究现状和发展趋势

水下滑翔器和波浪能滑翔器由于其低能耗、长航时、灵活机动的特点,被广泛应用于海洋观探测任务中。单一滑翔器无法满足海洋任务多样性、复杂性的需求,借助水声通信技术可将水下滑翔器和水面波浪能滑翔器的优势相结合,构成异构体滑翔器编队体系结构,建立跨介质信息传输链路,扩展滑翔器的作用范围和监测能力。简要介绍了水声通信技术的研究现状、常用算法及其优劣,综述了异构体滑翔器水声通信技术研究与应用国内外现状,探讨了异构体滑翔器水声通信技术难点和未来研究趋势。对异构体滑翔器水声通信和组网的研究与应用具有重要价值。     

面向典型海洋现象观测的水下滑翔机应用综述

水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。     

海上试验场目标监测系统设计及应用研究

为提高海上试验场的安全保障能力,本文以国家海洋综合试验场浅海试验场区(威海)为平台设计了海上试验场目标监测系统,采用小型连续波雷达和热成像双光谱云台摄像机联动的监测方式,开发了基于小型连续波雷达的目标检测与数据融合算法,建立了针对海上试验场监测目标的异常行为分析模型,并结合显著性检测和核相关滤波算法实现了目标跟踪取证。系统应用结果表明:海上试验场目标监测系统能够准确识别设备在位运行状态,并对可疑船只目标进行跟踪取证。通过该系统能够及时准确获取海上试验场设备运行与周边态势,为海上试验场安全保障提供有效技术支撑。     

基于微服务的海上目标综合业务管理平台的设计与实现

为提升我国管辖海域的监视监测技术能力,有力支撑海洋强国建设,文章介绍微服务架构的优势,重点分析海上目标综合业务管理平台的系统架构、功能设计和应用实现。研究结果表明：海上目标综合业务管理平台的业务需求复杂,涉及的监视监测设备类型多样,对数据分析的深度和广度要求较高;采用微服务的体系架构,根据综合业务管理平台的业务需求和功能边界,将平台划分为多个独立运行的微服务,可实现海上目标预警、识别、跟踪和综合研判等功能,为我国管辖海域海上目标识别与监视监测业务的全面开展提供支撑平台,具有较高的应用价值。