基于AIS信息校准的双频地波雷达的船只融合跟踪

高频地波雷达（HFSWR）和自动船只确认系统（AIS）是船只跟踪的重要传感器。高频地波雷达可以用来跟踪探测区域的所有船只,而AIS只能用来确认合作船只的信息。由于海杂波的干扰,使用单频率地波雷达的船只跟踪会淹没在布拉格峰值的盲区里,改变探测频率是克服这一缺点的有效手段。在这种背景下,我们提出一种基于AIS校准的双频雷达融合探测算法。因为不同频率的地波雷达测量与AIS的测量值存在系统误差,所以AIS信息可以用来估计和校准地波雷达的每个频率的系统误差。首先,将合作目标的点迹测量与地波雷达的点迹测量通过JVC分配算法进行点迹关联。从合作船只的点迹关联结果中,双频雷达的系统误差可以估计和校准。其次,基于校准的双频雷达数据,使用融合JPDA-UKF算法进行船只跟踪。通过真实探测的数据的实验结果显示所提算法可以实时跟踪船只,相比单频率跟踪可以进一步提高跟踪能力和跟踪精度。     

基于最小二乘法的超短基线水声定位系统校准方法

超短基线水声定位系统是海洋工程及水下无人系统中应用较广泛的精密仪器设备,为了提高对水下目标的定位精度,在使用前需对其进行校准。描述了一种基于最小二乘法迭代修正的超短基线水声定位系统校准方法,该方法以最小二乘法为基本原理,通过多次迭代修正的方式,修正基阵与GPS天线之间的平移偏差以及基阵与罗经之间的旋转偏差,从而提高系统的测量精度,最终通过湖上试验验证了该方法的有效性。     

微波暗室雷达仿真转台与阵列基准测试方法探讨

针对微波暗室雷达仿真转台与天线阵列布局的特殊性,在暗室内建立经纬仪/全站仪三维智能测量系统,采用非接触测量模式和几何拟合法数据处理系统进行转台零位基准标定和各项误差的测定与校正,取得良好效果,该方法对特殊高精度工程测量具有很好的指导意义。     

WaMoS Ⅱ测波雷达应用及对比分析

利用大万山海洋环境监测站WaMoS Ⅱ雷达测量的数据与同步SZF遥测波浪浮标、SLC9-2型直读式海流计的数据分别进行了对比分析。结果表明WaMoS Ⅱ测波雷达获取的有效波高、波峰周期、表面流速、流向等海洋物理要素的变化趋势与SZF遥测波浪浮标获取的波浪数据及SLC9-2型直读式海流计测到的海流数据有较好的一致性。其中,2012年6月16—22日雷达和遥测波浪浮标对比结果为:波高、周期的相关系数分别为0.71,0.38,平均相对误差分别为23.3%,12.5%。6月28—29日的对比结果为:流速、流向的相关系数分别为0.83,0.89,平均相对误差分别为14.5%,4.1%。其中,WaMoS Ⅱ系统测量的有效波高值需通过对比分析进行校准,本文利用的对比分析数据时间序列较短,但经校准后,有效波高值的相关性仍可升至0.75。     

应用雷达拼图数据估测降水试验

利用2008年6月5～7日广东省新一代天气雷达网(广州、梅州、韶关、阳江、深圳及汕头6部雷达)的雷达原始体扫资料及自动雨量站资料,对广东省3 km高度上的雷达网系统观测值差异进行了分析,发现广州雷达的观测值比周围雷达偏高1～3 dBz,梅州雷达比其周围雷达的观测值偏低1～2 dBz。用Z-R关系和最优插值校准法分别进行6 min和1 h估测降水,并用面雨量偏差和均方根误差对该次降水估测试验做了简单评估。结果显示:6 min定量估测降水,两种方法都会低估,面雨量越大,估测效果越好;对于1 h定量估测降水,各种估测方法都有偏高或偏低情况,但普遍偏高,其中用先累加再用最优插值校准法校准的雷达-雨量计联合估测方法效果最好;短时降水估测可以很好地反映降水过程变化,而长时间降水估测可以较准确估测降水大小。     

一种阵列式高频地波雷达比幅测向新方法

高频地波雷达的精确测向是该领域的难题,现有测向方法存在测向不准确、运算量较大等问题。本文对阵列式高频地波雷达比幅测向的公式进行了推导,得出了比幅测向定理。区别于传统的比幅测向方法,本文方法没有用高斯函数近似方向图,而是在真实方向图基础上推导得出了测向新方法,该方法能够从数学上给出各个方位的精确解。用这两种方法对模拟来波数据和高频地波雷达实测数据进行测向分析,并将实测数据测向结果与合作船只的同步实测自动识别系统(AIS)数据比较分析,结果表明本文方法测向误差更小,验证了本文方法的有效性。     

不同天线组合对GPS姿态测量精度的影响分析

GPS姿态确定的精度不仅与单历元基线解算精度有关,还受基线长度和天线布设结构的影响。探讨了GPS姿态测量系统中基线长度和天线布设结构与姿态测量精度的关系。仿真结果表明:增加航向基线长度,能够提高航向角和俯仰角的精度,增加横向基线长度,能提高横滚角的精度;当基线长度一定时,将两基线正交布设,横滚角的精度最高。     

X波段测波雷达电磁辐射测量方法与实例分析

X波段测波雷达在海洋观测领域具有重要的应用价值,但其电磁辐射带来的影响也愈发值得关注。通过对X波段雷达工作特点进行分析,提出了使用频谱分析仪和对数周期天线组成测量系统的电磁辐射测试方案。参照国家标准对国家海洋局南澳、遮浪海洋环境监测站的X波段测波雷达电磁辐射功率密度进行了测量和分析,结果表明:X波段测波雷达对环境危害小,对公众安全性好。同时解释了短时曝露限值的含义,提出了要加强员工安全教育的建议。     

多波束安装校准中各参数关联性分析

多波束测深系统安装校准是多波束测量的关键环节,其安装和校准的好坏直接影响测量精度。在校准和测量过程中,各种误差参数是同时存在且相互影响的。正确分析其相互关联性,采取合适的校准方法,可以削弱其误差的影响,提高校准精度。论述了多波束安装参数校准的作业方法和误差分析,并对各校准参数的关联性进行了详细的论证和量化分析,提出了削弱各参数关联性的方法。     

多波束测深系统换能器的安装校准分析

在多波束测深系统的换能器安装与使用过程中,由于无法保证换能器坐标系统与船体坐标系统完全重合,因此必须进行横摇、纵倾以及航向偏差校准与改正,使两者坐标系统相一致.详细分析了多波束测深系统换能器安装校准的原理和方法,以"亚美通道"海底光缆路由调查中,挪威 Simrad EM 3000 多波束测深系统的安装与校准为例,阐述了其安装校准方法及在海底地形测量中的应用.     

RTK GPS在超短基线声学定位系统安装校准中的应用

超短基线（uhra short base line,USBL）声学定位系统的换能器安装是具有一定方向性的,但是,在安装过程中,不能保证换能器方向与船艏方向严格一致,必然存在不可忽视的系统误差,影响了测量精度;因此,必须通过校准消除系统误差。本文应用高精度RTKGPS实现了换能器安装方向的校准,取得了满意的结果。     

基于相参X-波段海洋雷达的海表轮廓测量研究

X-波段海洋雷达测量所得海面散射单元的多普勒信息与散射单元的雷达视向速度密切相关。首先,基于符号多普勒估计方法,对X-波段雷达海面回波的多普勒频移信息进行了估计;在此基础上,应用各分辨单元回波的多普勒频移信息,建立了海浪表面轮廓的反演算法。该算法中,同时考虑了雷达入射角、方位角和雷达空间分辨率等因素对反演结果的影响。通过将反演结果与浮标测量数据相比较,发现雷达空间分辨率起到了类似低通滤波的作用,该作用对短重力波谱影响显著。同时,还应用加拿大麦克马斯特大学的IPIX雷达数据对海表轮廓进行了反演,并将反演所得有效波高、海浪周期与现场测量数据进行了比较,反演结果与现场测量结果吻合较好。     

海洋环境监测站盐度传感器的现场校准和不确定度评定

文章依据相关国家标准,结合海洋环境监测站的实际工作需求,针对环境自动观测系统的盐度传感器,提出新的现场校准方法,即直接比较法;根据不确定度来源,分别计算由测量重复性、盐度标准器、测量环境、测量人员和恒温水槽引入的不确定度分量并合成标准不确定度,据此计算扩展不确定度和合成标准不确定度的有效自由度,由此得出盐度传感器现场校准测量结果的不确定度为0.17。本研究提出的盐度传感器现场校准方法更契合海水盐度的变化规律,可实现盐度分量的量值溯源,具有准确度高和溯源途径清晰的特点;不确定度评定方法科学合理,且具有一定的推广价值。     

基于X波段雷达海面波高估计的改进方法

船用X波段导航雷达凹波形成的海杂波图像中包含丰富的海浪、海表层流信息.借鉴合成孔径雷达(SAR)估计有效波高的方法,假设有效波高与雷达回波强度信噪比的平方根成线性关系,可由X波段雷达图像估计得到海浪的有效波高.用此方法主要分析小麦岛海域实验数据,结果显示,直流滤波后计算的信噪比估计的有效波高比不进行直流滤波结果符合得好;而按波浪浮标测得有效波高数据的高低,分两段分别进行线性拟合获取校准系数,估测的有效波高更加准确.     

辽宁省海岸带北京54、西安80与WGS-84坐标转换研究

2004年国家实施海域使用现状调查,调查过程中发现辽宁省海域使用现状图存在3种坐标系统,坐标系统不统一为数据建库和管理带来不便。为了满足海域使用现状图件集成的需要,研究了北京54、西安80与WGS-84三种坐标系的转换模型,选择一种有效的坐标系统转换模型,并编制了辽宁省海岸带北京54、西安80与WGS-84坐标转换软件。通过实际测量数据对模型和软件进行了验证,结果表明能满足1∶1万制图精度要求,系统运行可靠、操作方便。     

GPS卫星反射信号增强技术研究

本文根据GPS卫星反射信号在海洋参数测量、无源雷达目标探测以及大地测绘中的应用,从天线接收、信号处理运算和多路径信号抵消角度,详细地研究了GPS卫星反射信号增强技术,给出了相应天线和电路结构及信号处理方法,并进行了计算机仿真,结果表明所提出的技术能增强GPS卫星反射信号。     

船载ADCP海上标校与参数设定方法研究

针对ADCP海上标校问题,深入分析多普勒流速测量原理,并结合工作实践介绍一种海上标校方法,方法首先利用20 n mile长测线计算安装偏角与振幅因子,然后利用“4”字线内符合试验与外符合试验验证校准数据的准确性。多次海上试验表明,该方法标校精度高、作业流程简单,具有较好的实用价值。在此基础上依托大量工作经验并结合理论分析,给出一种ADCP平均时间、盐度、声速的参数设置,并通过海上试验验证了任何深度的水平流速计算都只需要换能器处声速值的结论,为ADCP的实际使用提供有力参考。     

远距离GNSS潮位测量精度的影响因素研究

为实现远岸潮位精确监测,从天线类型、浮标姿态改正、数据处理模式等影响因素进行了远距离GNSS浮标潮位测量精度的分析研究。结果表明:相比于非扼流圈天线,采用扼流圈天线可有效提高GNSS浮标数据观测质量,获得较高精度的定位结果;姿态改正对浮标天线高误差达厘米级,潮位提取中可通过低通滤波器有效消除;远距离潮位测量(基线大于300 km)中PPP潮位精度整体优于PPK潮位;GNSS潮位测量精度受海况影响严重,四级海况以内,潮位测量精度优于10 cm,可以满足远距离潮位观测精度的要求。     

高频雷达OSMAR流速探测精度的对比验证

高频雷达探测海洋表面流与常规海流计测量海流是两种不同的测量方式。本文根据 2种观测方法所获取资料的不同特点 ,对引起 2种测量方法流速测量差异的主要误差进行了分析 ,并采用合适的方法对这些主要误差进行了量化估计。研究发现 ,2种测量方法取样的空间差异、时间差异以及仪器的观测误差等是构成高频雷达与常规海流计测量结果差异的主要因素。充分考虑这些因素对流速测量的影响能较大的提高高频雷达流速对比验证的精度     

基于等效电路的高频超方向天线互耦校正方法研究

岛基高频地波雷达由于受海岛特殊环境的影响,迫切需要减小接收天线阵尺寸。超方向圆型阵列拥有优良的方向特性,能够大幅度缩减天线阵面积,因此成为岛基高频地波雷达接收天线阵的一个重要发展方向。但是伴随着超方向阵列小型化的同时,天线阵元之间的物理间隔也必然随之变小,阵元之间的互耦效应会随着间距的变小而增强,而互耦则会使阵列性能急剧下降。近年来,对圆型阵列的互耦校正算法研究已经成为天线阵列校正领域的热点问题,本文以哈工大威海雷达站五元圆型接收天线阵为模型,采用等效电路法重点研究了互耦影响下超方向性天线的校正方法。通过计算机仿真验证了该方法的有效性。