深海近底三分量磁力仪设计

提出了一种新的深海海底三分量磁力仪设计思路,用于高灵敏度地磁测量调查海底矿体分布,其磁力测量探头基于各向异性磁阻传感器。详细分析了磁阻传感器的误差模型,提出用Broyden算法实现误差校正,并给出了在个人电脑上的实现结果。描述了水下系统中传感测量电路以及通信、存储功能的基本设计思路。最后给出目前的实验与测试数据,并提出了后续工作思路。     

海洋地磁三分量测量船磁干扰消除改进算法

为了解决三分量海洋环境地磁场测量中的排除船磁干扰的问题,通过对包含船磁干扰的地磁场解算数学模型的研究,发现在模型参数不完全已知的情况下,从磁场测量数据中分离三分量地磁场具有理论可行性。应用该理论建立了卡尔曼滤波迭代算法,对传统解算算法进行了改进。通过计算机仿真分析和实验室验证实验,证明了该算法的可行性。由于算法不需要测量全部地磁场解算的数学模型参数,因此应用该算法进行三分量海洋地磁场测量的工程实践难度将大大降低。     

基于单轴定标的三轴磁传感器的误差校正

提出了一种校正三轴磁传感器综合误差的新方法。该方法利用三轴磁传感器的误差校正数学模型和遗传算法,通过预先对其中某单轴灵敏度定标,并以此为标准来校正其他两轴以及综合误差。仿真结果表明,该方法稳定收敛并可达到1nT精度。用实际地磁场测量数据对该方法进行验证,结果表明磁传感器性能得到极大改善,测量精度有了较大幅度提高。     

基于磁场解析弹体飞行俯仰角的算法研究

为了解决弹体飞行俯仰角解算问题,对利用地磁传感器解算弹体俯仰角的算法进行研究。 通过分析算法,研究了利用地磁传感器解算俯仰角的原理方程,并对此进行了仿真试验和实物实验。 试验结果表明:利用地磁传感器解算方法可以实现旋转弹体俯仰角的测量,并有效地抑制了误差,实用价值高。     

磁通门传感器研究现状及其在海洋领域的应用

磁通门是一种测量直流或低频交变矢量磁场的高精度磁场传感器,经过80余年的发展,其综合性能不断提升.除了常见的探头结构,在国内外研究者不断创新下,涌现出了许多新颖的磁通门探头结构.随着磁芯材料和电子学技术的发展,古老的磁通门传感器仍具有进一步发展的巨大潜力,未来它将向更高的灵敏度、更低的功耗、更小的体积等趋势发展,同时会...     

基于形态学-HHT算法的船载地磁三分量信号分析与预处理

在船载地磁三分量测量结果中存在脉冲和高频随机噪声干扰,会影响船磁校正精度。基于实测船载地磁三分量的总场数据构建了一种基于形态学 HHT算法的信号分析和预处理方法,用形态学滤波方法去除脉冲噪声,用希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)识别高频噪声分量,并通过自相关函数验证6阶以上的高阶分量包含有效地磁信号,截止频率在0.010~0.500 Hz之间。采用巴特沃斯滤波器(Butterworth filter)对该频率内含噪声地磁总场进行低通滤波处理,并与快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)滤波结果进行对比,计算2种滤波处理方法的均方根误差(RMSE),形态学-HHT方法的RMSE仅为194 nT,而FFT方法的约为600 nT,表明形态学-HHT的滤波效果优于FFT,可有效压制船载地磁三分量中的随机噪声干扰。     

摆式、液浮式和捷联式磁通门罗盘及其静动态使用精确度

本文首先以本公司按照美国军标要求(0.4°)研制的航空磁通阀为例说明摆式磁通门定向传感器的静态精度已经达到0·2°水平。进而通过原理分析和国内外各种结构线路对比,提出了研制达到或超过美国869型固态罗盘精度(校准后1°)的国产摆式二轴磁通门罗盘的综合措施,介绍了本公司为波浪轨迹浮标研制的 FQG—1型传感器的结构性能,接着探讨了美国136M 型海流计应用的液浮式磁通门罗盘的误差因素,并指出了保持其简易性和微型化而又加以精化的途径;最后从评述摆式和液浮式罗盘动态性能入手,阐明采用捷维式智能罗盘对提高海洋浮标等运动载体使用精度的的重要意义和这种先进技术至今不能应用到海洋仪器领域的原因,并介绍了本公司的海洋数据遥测浮标研制的 FQCX—1方位倾斜测量系统的原理、构成、性能、安装校正方法以及浮标装备效果。     

船载地磁场三分量测量算法的实验验证

安装在铁磁性的测量载体上的地磁场三分量测量系统,由于受到载体磁化磁场的干扰,给地磁场的解算带来了极大的困难。针对船载地磁场三分量动态测量系统,阐明了地磁场的解算原理,指出了其中的难点问题。对地磁场三分量的动态解算方法进行了实验室模拟,结果表明地磁场三分量航海测量具有实施的可行性。     

Argo浮标观测溶解氧数据的原理与质量控制

Argo剖面浮标已成为海洋溶解氧观测数据的主要来源,截至2018年7月已在全球范围内获取了超过13万条溶解氧剖面,然而目前其数据的质量控制仍然存在不足。本文首先介绍了Argo浮标上携带的溶解氧传感器的测量原理、主要误差来源以及两种校正方法:气候态校正法与空气测量校正法,并提出了目前在溶解氧传感器数据质量控制研究亟需解决的技术问题,包括:①由于传感器伸出水面的高度不够,一些浮标并不能有效测量空气氧含量,因为无法进行空气测量校正方法;②Argo观测的溶解氧数据库中目前存在一些异常测量剖面没有得到有效剔除,影响校正系数的计算;③使用平均值确定校正系数的方法容易受到异常剖面的干扰。     

大地测量中法方程病态性问题的初探

在大地测量中,法方程病态问题大量存在。由于病态性的存在,致使按最小二乘法解算参数估值精度变差发生扭曲,最终使所得结果不能使用。重点研究奇异值分解法(SVD)和误差转移法解决病态问题的思想、途径、对关键问题的处理、适用范围等。最后通过GPS实测数据来验证这两种方法的有效性,其解算的结果表明:这两种方法能解决法方程病态性问题,且算法简便、易懂,有较强的应用价值。     

外定标中海面参数对发射率影响研究

星载微波辐射计外定标的关键问题是通过辐射传输方程计算天线入瞳处亮温。根据辐射传输方程,海面成份对亮温的影响包括海面的微波辐射和对下行大气辐射的反射,其中的关键参数分别为海面发射率ep和海表面反射率R。文中对平静海面Fresnel反射率模式和粗糙海面反射率模式进行了研究分析,在此基础上着重研究了海面温度TS、海面盐度SS、海面风速W、以及观测角度θ等物理参数对海面发射率ep的影响,进而分析了这些物理参数的测量误差对亮温的计算精度的影响。     

一种新型测向传感器——磁通门罗盘

本文对磁通门罗盘的基本工作原理、实验线路以及主要技术指标和一些测量数据作简要介绍,最后对仪器的误差进行简单分析并提出一些减小误差的改进措施。     

地面三维激光扫描仪自检校方法研究

在深入分析地面三维激光扫描仪系统误差的基础上,研究了其系统误差检校主要方法.提出了扫描仪系统误差自检校方法,设计了基于控制点的室内自检校场,通过对GLS- 1500扫描仪的自检校实验,验证了自检校方法的可行性,并通过显著性检验,为优化扫描仪系统误差参数结构提供了依据.     

Jason Microwave Radiometer Performance and On-Orbit Calibration

Results are presented from the on-orbit calibration of the Jason Microwave Radiometer (JMR). The JMR brightness temperatures (TBs) are calibrated at the hottest and coldest ends of the instrument's dynamic range, using Amazon rain forest and vicarious cold on-Earth theoretical brightness temperature references. The retrieved path delay values are validated using collocated TOPEX Microwave Radiometer and Radiosonde Observation path delay (PD) values. Offsets of 1–4 K in the JMR TBs and 8–12 mm in the JMR PDs, relative to TMR measurements, were initially observed. There were also initial TB offsets of 2 K between the satellite's yaw state. The calibration was adjusted by tuning coefficients in the antenna temperature calibration algorithm and the antenna pattern correction algorithm. The calibrated path delay values are demonstrated to have no significant bias or scale errors with consistent performance in all nonprecipitating weather conditions. The uncertainty of the individual path delay measurements is estimated to be 0.74 cm ± 0.15, which exceeds the mission goal of 1.2 cm RMS.     

Jason Microwave Radiometer Performance and On-Orbit Calibration

Results are presented from the on-orbit calibration of the Jason Microwave Radiometer (JMR). The JMR brightness temperatures (TBs) are calibrated at the hottest and coldest ends of the instrument's dynamic range, using Amazon rain forest and vicarious cold on-Earth theoretical brightness temperature references. The retrieved path delay values are validated using collocated TOPEX Microwave Radiometer and Radiosonde Observation path delay (PD) values. Offsets of 1-4 K in the JMR TBs and 8-12 mm in the JMR PDs, relative to TMR measurements, were initially observed. There were also initial TB offsets of 2 K between the satellite's yaw state. The calibration was adjusted by tuning coefficients in the antenna temperature calibration algorithm and the antenna pattern correction algorithm. The calibrated path delay values are demonstrated to have no significant bias or scale errors with consistent performance in all nonprecipitating weather conditions. The uncertainty of the individual path delay measurements is estimated to be 0.74 cm ± 0.15, which exceeds the mission goal of 1.2 cm RMS.     

基于验后方差估计原理探测与剔除粗差

将抗差估计的思想融入到粗差探测的算法中,设计出对模型误差特别是粗差具有抵抗能力的粗差探测算法。应用最小二乘法来计算观测值的参数、残差、协因数阵及单位权的初值,再根据残差和有关的参数,按所选择的权函数,计算每个观测值的权,经过迭代计算求得观测值的残差,按照统计检验的方法剔除粗差。通过实验证明,基于验后方差估计原理导出的选权迭代具有很强的粗差探测能力。     

In-situ alignment calibration of attitude and ultra short baseline sensors for precision underwater positioning

Positioning accuracy of an ultra short baseline (USBL) tracking system is significantly reduced with the increase of alignment errors in the installation of sensors. Although techniques for sensor alignment calibration have been developed, they are either complex or lacking in rigor. This study proposes an algorithm to estimate the angular misalignments of a USBL transceiver relative to attitude sensors. The numerical algorithm is based on the positioning errors caused by heading, pitch, and roll misalignments, respectively, when running a circular survey around a seabed transponder. The positioning errors introduced by the angular misalignments outline an iterative scheme of estimating the roll alignment error first, next the heading alignment error, and then finally the pitch alignment error. This makes possible the efficient estimation of all angular misalignments with a high degree of accuracy. With the consideration of measurement error and executing a non-centered and non-perfect circle around the true transponder position, numerical simulations are performed to validate the effectiveness of the proposed algorithm. The simulation results show that the proposed algorithm is robust to the effects of measurement error, non-centered circles, and non-perfect circles. Moreover, the estimates converge fairly quickly, and can be achieved with good accuracy in only a few iterations.     

南海北部海洋生态模型的参数分析及遗传算法优化

海洋生态系统动力学模型是研究海洋生态环境的重要手段。随着模型的发展, 生态参数取值不确定性增加, 对模型结果的影响逐渐增大, 因此模型参数优化显得尤为重要。本研究在南海北部应用一维物理-生态耦合模型, 通过对模型生态参数进行敏感性分析, 获取关键生态参数, 利用遗传算法对参数进行优化。结果表明, 模型中的敏感参数主要集中于浮游植物生长和浮游动物生长、摄食和死亡以及碎屑沉降等过程。针对以上参数利用遗传算法优化, 发现仅加入表层卫星数据, 模型表层和垂向模拟误差分别降低27.80%和21.40%; 加入垂向观测数据, 表层和垂向模拟误差分别降低14.90%和32.70%。遗传算法应用于海洋生态模型的关键参数优化研究, 所获取的参数对模型有明显的改善效果, 提高了耦合模型对生态系统的模拟精度, 为参数优化在三维模型中的应用提供了依据。     

Assimilation of the climatic hydrological data in the σ-coordinate model of the black sea by the algorithm of adaptive statistics

We realize the algorithm of adaptive statistics of forecasting errors for the assimilation of the climatic fields of temperature and salinity in the σ-coordinate model of the dynamics of the Black Sea. The principal relations of this algorithm and its simplified version based on the Kalman filter are presented. The distinctive features of realization of the algorithm specified by the model are discussed. We also present the results of comparison of the hydrophysical fields of the Black Sea reconstructed according to the algorithm of adaptive statistics and a simplified scheme of assimilation of the climatic data. It is shown that the dependence of sources in the transport equations (heat and salt diffusion) on the four-dimensional variances of forecasting errors and threedimensional measurement errors enables one to reconstruct the mutually adapted climatic parameters of the sea more exactly.