一种新型水下声学浮标在目标探测中的应用

针对海上目标探测问题, 将矢量水听器和Argo浮标相结合, 可构建一种具有水中目标探测能力的新型水下声学浮标平台。该浮标平台可多次上浮和下潜, 具有在位时间长、隐蔽性能高、成本低等特点, 单台水下声学浮标即可实现海上目标探测, 利用多台水下声学浮标可快速形成大面积区域覆盖能力。为进一步验证水下声学浮标对海上目标探测性能, 2019年8月在南海海区开展了多台水下声学浮标海上试验, 数据处理结果表明: 南海夏季典型声速剖面下, 水下声学浮标对船长42m航速8.4kn的水面航船目标最远探测距离可达13.8km, 目标估计方位均方根误差最优可达5°, 在水面航船距离最近的1.9km处, 目标估计方位标准差可达2°。     

海洋气象探测基地—浮标

浮标是海洋气象探测的前沿阵地和堡垒.文中分别对海洋浮标探测系统、通讯系统以及供电系统做了详细介绍.其中探测系统对常规气象探测传感器的原理和常规水文探测传感器的原理进行介绍;通讯系统介绍了浮标常用的几种通讯方式和各自的优缺点;供电方面介绍了仪器用电限制以及太阳能供电系统结构.从特殊观测环境的角度分析了海洋环境对浮标系统各个部分的特殊要求.最后结合汕尾浮标运行情况,从系统使用和维护的角度,对浮标进一步完善提出建议.     

我国的海洋剖面探测浮标-COPEX

文章概述了国外Argo浮标的特点及今后的发展状况，重点详细介绍了我国自行研制的COPEX浮标的工作原理、结构设计、通讯、电路原理以及海上实验的情况。通过照片、图表绘出了该仪器的实验数据和实验结果。     

海底声学探测技术装备综述

先进的海底探测技术装备是快速和准确获取海底信息的关键,海底声学探测是目前最常用的方式之一。文章分别介绍多波束测深声呐、侧扫声呐、浅地层剖面仪和合成孔径声呐的研究现状、主流产品和发展趋势,分析我国相关技术装备存在研发较落后和产业化水平较低等问题,并提出加强军民融合,做好顶层设计以及推进产、学、研深度融合的建议。     

浙江省海洋水质监测浮标设计与实现

作为一种高技术监测手段,海洋浮标可实现现场自动监测而不受恶劣海况的影响,近年来得到了广泛的重视和快速发展。文中介绍了浙江近岸海域海洋水质监测浮标的结构设计和自动监测实现。浮标设计为生态浮标、海滨浮标和专项浮标3种类型,由浮体、标架、供电设备、防护设备、锚系、传感器、数据采集传输、电子/电池舱、岸站接收系统等9个部分组成。浮体设计为圆饼形,浮体下方正中安装稳定锤以保证具备足够的稳定性。供电设备由太阳能电池板、大容量蓄电池组成,可保障海上30 d连续阴雨天气、恶劣海况下的不间断供电。浮标经喷防污漆、牺牲阳极保护、裹铜皮、加过滤网和人工清除等5种方法防腐、防污处理后投放入海,采用常规维护、应急维护和年度维护等3种方式保障浮标系统运行稳定。投放后可实现对标浮所在海域水质、气象、生态等参数的连续、实时、自动监测。最后对浮体直径设计和浮标投放点选址提出了建议和要求。该设计可为其它类似区域的水质监控提供良好的参考。     

自持式剖面循环探测漂流浮标水下运动过程实例分析

文章对正在研制中的“自持式剖面循环探测漂流浮标”完成一个剖面测量任务的过程,进行了运动分析和数值计算。数值计算结果与试验数据的对比显示,数值计算结果是可信的,这对了解浮标在水下的运动状态提供直观的帮助,并为浮标的海上试验提供了参考依据。     

船型海洋资料浮标的设计

介绍了我国船型海洋资料浮标浮标体和锚泊系统的设计方案 ,该浮标可适用于远海、深海海域布放 ,定点实时获取布放海域的水文、气象等有关要素的现场参数     

船型海洋资料浮标的设计

介绍了我国船型海洋资料浮标体和锚泊系统的设计方案，该浮标可适用于远海、深海海域布放，定点实时获取布放海域的水文、气象等有关要素的现场参数。     

一种新型多功能海洋浮标

介绍一种多功能海洋考察与观测用浮标的结构、性能。浮标带有短波无线电遥控和数据传输功能、可外挂多种传感器;该浮标采用小水线结构,在较高海况下,具有较好的安定性。浮标配置了差分型全球定位（DGPS）接收机和短波电台,可对浮标的位置和工作状况实施实时监测,对浮标的工作程式实时遥控并进行必要的数据传输。浮标电子舱内具有大容量多通道数据采集记录系统,DGPS的lpps（1 pulse per second）信号被用于多浮标数据采集的精确同步。浮标可用于海洋监测、考察;也可用于水下目标高精度大地坐标测量等海洋工程。     

光学浮标控制系统硬件设计

以光学浮标为控制对象, 以工作稳定、低功耗为目的, 设计海上工作控制硬件。采用嵌入式PC/104 CPU主板和以单片机为核心多功能板组合, 由PC/104 CPU主板完成采集数据、保存数据、通讯等工作, 多功能板实现计数、I/O控制、A/D转换、定时等功能。单片机结合日历时钟和电源总开关组成二级“看门狗”, 实现了海洋光学浮标控制系统无人值守、全天候、全过程独立工作。     

面向长时水声通信数据采集与评估的浮标设计与实现

复杂海洋环境导致水声信道呈现随机时-空-频变特性,特别是浅海信道受界面、人为干扰的严重影响,对水声通信造成极大困难。近年来人工智能领域机器学习等技术飞速发展,为提高复杂环境下水声通信可靠性提供了新思路。但是,由于水声信道复杂多变、缺乏普适模型,从机器学习角度而言水声通信数据样本严重不足,传统单次、短时水声通信实验采集的数据无法充分表征水声信道空间、时间特性。通过长期部署水声通信及信号采集设备,可望在一定程度上丰富通信数据,为典型海域下人工智能水声通信研究提供数据支持。设计并实现了一种浅海水声通信浮标,搭载水声通信系统可实现长时浅海水声通信数据采集、性能评估,同时依托北斗系统具备远程状态显示、功能控制功能。厦门港海域实验表明,依托浮标采集的长时水声通信数据可开展水声通信性能评估、信道特性与通信性能关联度分析,为下一步工作打下了良好的基础。     

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。     

电磁兼容设计在水声探测浮标系统中的应用

随着现代科学技术的发展,水声探测浮标系统也向着高灵敏度、高集成度、高可靠性方向发展,其对浮标系统的电磁兼容性能的要求越来越高.结合电磁干扰的形成因素及电磁干扰的传播途径等理论,分析了水声探测浮标系统在测量过程中出现的毛刺、尖刺等影响系统正常工作的干扰现象形成原因,提出了电磁兼容的改进措施,根据浮标系统结构等设计特点,主...     

基于地磁与红外双模探测的海洋浮标预警系统设计

设计了一种基于地磁检测与红外感应相结合、可对浮标周围异常目标进行探测和预警的控制系统。系统采用芯片级的微型磁感线圈,以及高集成度、低功耗的数据采集与总线技术,通过探测船体磁性对地磁场的扰动,监测船舶对浮标的靠近;采用芯片级的热释电红外传感器,通过探测人体红外辐射,监测浮标在正常工作期间未知人员的入侵。系统的预警采用声光报警和图像远程传输相结合的方式,现场采集的图像数据经过压缩编码后通过无线数传电台发送至远程岸基监测站,实现海洋浮标的远程预警与现场取证功能。     

Multichannel Detection for Wideband Underwater Acoustic CDMA Communications

Direct-sequence (DS) code-division multiple access (CDMA) is considered for future wideband mobile underwater acoustic networks, where a typical configuration may include several autonomous underwater vehicles (AUVs) operating within a few kilometers of a central receiver. Two receivers that utilize multichannel (array) processing of asynchronous multiuser signals are proposed: the symbol decision feedback (SDF) receiver and the chip hypothesis feedback (CHF) receiver. Both receivers use a chip-resolution adaptive front end consisting of a many-to-few combiner and a bank of fractionally-spaced feedforward equalizers. In the SDF receiver, feedback equalization is implemented at symbol resolution, and receiver filters, including a decision-directed phase-locked loop, are adapted at the symbol rate. This limits its applicability to the channels whose time variation is slow compared to the symbol rate. In a wideband acoustic system, which transmits at maximal chip rate, the symbol rate is down-scaled by the spreading factor, and an inverse effect may occur by which increasing the spreading factor results in performance degradation. To eliminate this effect, feedback equalization, which is necessary for the majority of acoustic channels, is performed in the CHF receiver at chip resolution and receiver parameters are adjusted at the chip rate. At the price of increased computational complexity (there are as many adaptive filters as there are symbol values), this receiver provides improved performance for systems where time variation cannot be neglected with respect to the symbol rate [e.g., low probability of detection (LPD) acoustic systems]. Performance of the two receivers was demonstrated in a four-user scenario, using experimental data obtained over a 2-km shallow-water channel. At the chip rate of 19.2 kilochips per second (kc/s) with quaternary phase-shift keying (QPSK) modulation, excellent results were achieved at an aggregate data rate of up to 10 kb/s     

黑匣子搜索定位浮标设计与实现

根据黑匣子信标的特点,介绍了一种有针对性探测的黑匣子搜索定位设备的设计及实现过程。该黑匣子搜索定位设备采用剖面漂流浮标技术,通过加装水听器,实现对水下黑匣子信标信号进行区域定位和距离估算。发现目标后,自动上浮至水面,通过卫星将目标位置信息发往监控中心,实现目标快速搜索定位,节省人力物力,争取宝贵的搜索时间。通过原理样机的研制实现,经过相关的湖上验证试验表明,该型设备初步具备黑匣子探测能力。     

锁相检波在水声遥测信号检测中的应用

锁相检波技术采用模拟乘法器,对与本地载频信号频率一致的输入信号有强的检测能力.在分析典型的CW和FSK水声遥测信号特点的基础上,根据音频锁相检波器NE567的设计公式和应用要点,设计了锁相检波模块,用于多通道遥控测距装置,湖上和海上实验证明了应用的有效性.     

水声调制解调器数据传输技术的研究与实现

该文研究了π/4-DQPSK调制解调的原理及其在水声modem数据传输技术的应用。通过采用TI公司的TMS320VC5416芯片,在DSP硬件开发系统环境下仿真实现了水声MODEM的数据传输。解决了π/4-DQPSK调制解调等DSP算法的几个关键问题,并在此基础上对整个通信系统进行了调试。调试结果证明了基于π/4-DQPSK调制算法应用于水声modem数据传输技术中可获得较好的效果,可以作为实际系统数据传输的一种可靠的调制方式。     

水声通信半物理仿真平台设计与应用

信道自身的复杂性和现场级试验的高投入、高风险限制了水声通信技术的发展。针对高效率水声通信技术研究的需求,提出1种水声通信半物理仿真平台水声通信半物理仿真平台(A Hardware-in-Loop Simulation Platform for Underwater Acoustic Communication)。水声通信半物理仿真平台以可配置水声Modem为核心,包括现场测试采集系统、算法仿真评估系统、算法实现装载系统、水声波形存储播放系统。基于建立的水声通信半物理仿真平台,进行水声直接序列扩频通信系统的半物理仿真研究,结果表明水声通信半物理仿真平台可有效提高水声通信技术的研究效率。