船载多传感器综合测量系统点云实时显示技术

船载多传感器综合测量系统集成了三维激光扫描仪、多波束测深仪、GNSS、IMU、传感器稳定平台等传感器,采用非接触式的测量方式同步获取水上水下地形,在海岸带和海岛礁测绘中有巨大的应用价值。由于测量瞬时数据量大,系统点云实时显示是采集软件的重要组成部分。在有效地控制时间同步的前提下,优化数据融合效率,采用VTK(visualization toolkit)技术实现了海岸线上下一体化点云实时显示,有效地提高了系统的信息挖掘能力和现场决策支持能力,最终实现了水上水下一体化测量。     

利用高程基准模型实时获取海拔高技术研究

高程信息是时空位置的重要组成部分,实时获取高精度海拔高是测绘导航信息化的关键步骤之一。北斗导航终端能快速高效地测定大地高,结合高精度的数字高程基准模型,可实时获取精密海拔高程。在顾及1985国家高程基准与全球高程基准之间垂直偏差的基础上,基于GOCE+EGM08重力场模型构建了统一到CGCS 2000椭球的区域数字高程基准模型,该模型范围对应北斗区域导航的覆盖范围,即55°S~55°N,55°E~180°E,模型精度优于米级,满足北斗导航终端对海拔高的应用需求;利用实时SQLITE数据库技术,基于该数字高程基准模型构建了北斗导航终端的海拔实时获取系统,实现了任意测点精密海拔高程的实时获取。     

增加近岸船载重力测量数据覆盖的推估方法研究

针对海洋区域离岸距离5～30km的范围内船载重力测量数据覆盖空白的现状,基于已有测线数据,对其进行不同空间距离采样形成对应的采样序列。利用动态时间规整算法计算其与初始测线数据的相关系数,依据相关系数与采样距离之间的关系,确定了最优重采样空间距离新方法。以最优重采样空间距离对测线数据进行重采样,利用拉格朗日插值算法,沿测线方向将测线数据向陆地推估。经过不同测线的内外部检核,结果表明船载重力测量向陆地方向扩展的保守距离约为5～10km,减少了船载重力测量数据在近岸海域覆盖空白的面积。本研究成果可为建立陆海一致垂直基准工作提供更全面的基础数据,技术方法可为航空重力、地磁等测线数据的精细处理及应用提供参考。     

水下自航行观测平台开放式同步实时测量系统设计与实现

针对多传感器测量系统中存在的同步、实时测量不容易实现的问题,提出了解决方案。基于开放式、面向任务、模块化设计思想,设计并实现了实时数据采集系统的硬件结构和软件系统。研究并实现了基于I2C总线的多路传感器控制系统,描述了开放式应用控制协议的设计。介绍了主控制器端和传感器控制端软件结构及其实现。实现了多传感器测量任务并发执行,保证了各个传感器测量数据的实时性和有效性。     

实时水边线船载摄影测量系统研究与开发

针对水边线测绘现有方法存在的高作业风险、高成本等问题,提出一种基于船载摄影的实时水边线测绘新方法。通过数码相机、船用GNSS罗经与IMU集成,研究传感器标定、设备组网、自动化数据采集、数据融合等方法,构建多约束条件的自由网光束法空中三角测量模型,完成实时水边线测绘系统的研发。应用结果表明,100 m拍摄距离下,系统绝对定位最大误差为0.258 m,中误差为0.128 m,精度可满足1∶1 000及以下比例尺水边线测绘的要求;本系统可切实有效地解决实时水边线测绘现有技术的不足,具有低成本、高精度、高效率、持久续航、一体化等显著优势。     

海洋环境数据在线服务系统设计与实现

文章针对海洋数据信息孤岛、服务对象单一等问题,设计了海洋环境数据在线服务系统。采用并行数据库技术实现数据的快速组织整理、查询检索,解决数据高耦合、高冗余等问题,提高对数据的快速检索能力。利用虚拟化技术完成存储、服务器、网络设备资源整合与集群建设,解决物理设备分布散乱、利用率低的问题,提高资源利用率,节约成本。利用域控管理机制,实现系统信息安全与数据在线服务。     

激光扫描实时获取水下图象信息的方法与系统

报道一种实时大视角、全景深获取水下图象的新方法。该方法试图解决在无人摇控潜器(ROV)和自治式潜器 (UUV)走航式获取水下清晰图象时 ,遇到的激光在水下传输过程中后向散射噪声问题 ,建立了一种具有宽视角、全景深性能的水下激光扫描系统。用这种方法和系统在空气中和水中做了大量的实验 ,并讨论了这种方法和系统的应用前景。     

港口高密度实时水位获取及其应用研究

针对潮汐传播呈线性变化,水域如何实现高密度实时水位的获取问题,详细阐述了技术实现需要的资源及涉及的关键技术与数学模型。运用实例介绍了在珠江口航道水域如何获取高密度实时水位的主要技术设计内容,并对设计获取的潮位精度进行了数据验证,结果表明中误差控制在7cm以内。最后对水域高密度实时水位及其获取技术的应用前景进行了展望。     

一种船载水深测量数据均匀性分布研判方法

针对联合船载水深测量数据和海面重力信息构建海底地形模型时,判断测区水深测量数据分布均匀性主要依靠目视判别方法,致使效率较低缺点,借鉴图像处理领域特征点分布均匀性评价方法,结合船载水深数据抽稀简化技术,给出了描述船载水深测量测区数据均匀性分布量化指标方法.首先以4'网格边长为划分依据,将密集的船载水深测量数据抽稀简化;计...     

基于多传感器融合的波浪谱数据获取与传输方法研究

波浪谱分析是研究随机波浪、构建波浪模型、计算海浪要素的主要方法,也是海洋工程设计、波浪能应用研究等的重要依据。目前对于现场波浪数据的获取仅局限于波浪特征参数和部分频段数据,为了获取准确有效的波浪谱信息,提出微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)测波传感器相结合的波浪谱数据获取方法以及利用北斗短报文数据传输的通信方式。综合考虑波浪谱数据特点和北斗短报文通信能力,波浪谱数据选用半精度数据类型编码并设计了相应的数据传输格式。现场海试结果表明该方法对于全波谱数据计算和传输较为准确,有效波高、峰值周期、平均波向和方向扩展的准确率相比于单独GPS传感器计算结果分别提升了12.5%(0.1m)、5%(0.2s)、8%(13°)和13%(8°),为海浪观测资料获取提供了新方法和新思路,可以进一步满足海洋多要素研究和对完整频谱分析的实际应用需求。     

国际海洋资料与情报交换系统

国际海洋资料与情报交换系统(IODE)是开展海洋资料与情报交换系统的联合国成员国海洋资料中心和组织的总称。在这里,所谓资料是指属于海洋环境观测的数字资料或模拟记录;所谓情报是指各资料中心的库存目录、纸介文字目录、资料产品、分析资料、选择书目、报告和出     

计量检测工作中的智能管理系统设计研究

详细介绍了智能管理系统在海洋计量检测机构中提出的背景、预期达到目标、构建思路,及其在实验室管理和客户服务等方面的功能设计。该系统适合国内一般检测校准实验室对检测环节所有参与要素的信息化管理,能较好地解决日常工作中产生的诸多问题,并为同行业引进类似项目提供一些参考和借鉴。     

海洋仪器计量检定校准数据处理系统

随着海洋仪器在海洋调查、海洋监测、海洋科研等领域的广泛应用,开展海洋仪器的计量检定校准工作成为了国家海洋计量站最基本的业务工作之一。“海洋仪器计量检定校准数据处理系统”是专门为海洋仪器计量检定、校准数据的处理而设计的软件系统,文章详细介绍了该系统的结构和功能。     

海水有机磷农药实时数据采集系统设计

为实现海水中有机磷浓度现场监测,采用由单片机和工控机组成的海水有机磷农药实时数据采集系统的设计.给出了由PIC单片机构成的采集控制模块硬件设计原理和软件设计方法,工控机的程序流程和浓度的算法.     

海洋环境调查资料分类与编码研究

为确保海洋环境调查资料在汇集、处理、管理和服务全过程中语义表达的一致性,需采用统一分类和编码技术,设计资料分类编码体系,以满足海洋环境调查资料的汇集、管理与服务需求。在对海洋调查资料分类现状研究的基础上,系统分析了分类影响因素,提出了分类原则和方法,初步构建了基于学科、数据类型和调查方式为主的海洋调查资料分类体系,并对其进行规范化编码。目前该分类体系与编码已应用到海洋环境资料和信息管理业务化工作中。     

基于双冗余以太网通信的气象实时观测数据采集网络传输系统的设计与实现

随着以太网技术应用的日趋成熟,在海洋和大气观测领域,人们希望对传统不具备网络通讯能力的观测仪器进行智能化和网络节点化改造。设计和实现了一套气象实时观测数据采集与网络传输系统。该系统采用基于ARM的嵌入式系统集成设计方案,实现了对外部传感器实时观测数据的采集和以太网通信。作为多级网络系统中的一个网络节点,该采集传输系统采用双冗余以太网通信接口设计,使系统中的双路以太网在一路局部故障或线路受损时可以自动冗余切换。这一设计特点大幅提高了作为网络节点的数据采集传输系统在与外部其他设备通信时数据传输的可靠性。通过在以太网条件下,网络闭环控制运行试验等测试,证明所开发的气象实时观测数据采集网络传输系统运行稳定可靠,双冗余以太网接口切换正常,数据采集传输及时准确,可完全满足实际应用的需要。     

GPS信号捕获中的数据预处理方法研究

基于FFT的算法可以快速捕获GPS信号,成为一种经典捕获算法,为了进行FFT运算必须对数据进行预处理,以适应基2-FFT运算要求。仿真分析了平均采样法、脉冲重采样法和SINC函数插值法三种数据预处理算法,表明SINC函数插值方法信噪比损失较小,采用查找表方式对该方法进行了现场可编程门阵列（FPGA）具体实现,给出了详细设计过程,结果显示该方法占用资源少、效率高。     

基于LabVIEW 水下温盐深数据采集程序一体化设计

温盐深数据在海洋观测、海洋资源开发、国防军事领域都发挥着重要作用, 为研究海洋过程、开发海洋资源、保护海洋生态等重要领域提供基础水质数据。为实现温盐深传感器中各类数据的实时采集、实时显示和数据储存等功能, 本文基于LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering） 软件, USB 数据采集卡、温度传感器、压力传感器、电导率传感器、计算机等硬件, 通过设计采集程序, 实现各类传感器与计算机的通信交互, 最终完成基于LabVIEW 水下温盐深数据采集程序一体化设计。经过多次测试验证, 该程序具有性能稳定、通用性强等特点, 同时在测量精度方面, 温度和深度数据与实际测量数据基本一致, 盐度数据平均误差为2.33%, 基本满足设备要求, 为水下温盐深数据采集提供新的思路。     

一种水声组网定位一体化系统设计与实现

水声网络已在海洋信息立体化获取、传输、感知领域中得到广泛研究和应用,水声网络节点的位置是水声网络协议设计、多样化应用中常常需要的重要信息。依托全球定位系统定位、采用常规水声定位技术获取水声网络节点位置等解决方案存在着无法直接水下应用、多节点需多次定位效率低、需要精确时间同步等问题。提出一种水声组网定位一体化方案,该方案利用水声网络运行过程中网络节点互联互通进行的交互可以直接通过应答测距方式进行节点位置解算,从而实现在不影响网络通信的情况下,无需精确同步的通信定位一体化功能。给出了系统组网通信、测距、定位、误差校正等核心环节的设计过程,设计了一套小规模水声网络通信定位试验系统,并开展湖试试验。湖试试验结果初步表明了该系统组网、定位一体化的有效性。     

气象观测浮标短信查询及报警系统设计

介绍了基于手机短信的气象观测浮标数据库查询及报警系统的原理、硬件组成及软件开发。气象观测浮标通过北斗通讯将气象数据传输到指定计算机存储,系统实时监测定位信息、气象要素和接收短信命令,并将报警信息和命令响应通过短信发送至指定手机,达到实时掌握浮标状态的目的。在实际项目应用中,取代了人员值班,保证了报警实时性,达到了预期的效果。