基于连续运行参考站网系统完备性监控设计与实现

GPS连续运行参考站网系统完备性监控是CORS系统正常运行的关键和基础,通过对环渤海某区域连续运行参考站网系统建立的完备性监控有关内容进行分析,对完备性监控系统构建及技术实现进行了研究.     

中国开辟区多金属结核覆盖率分布特征

利用深拖系统多金属结核光学图像所计算的覆盖率数据,在对东太平洋中国开辟区东、西区多金属结核覆盖率大小分相的基础上,研究了各相覆盖率的连续分布总长度、平均连续分布长度和相与相之间的过渡变化,表明中国多金属结核开辟区东区与西区之间结核覆盖率连续分布特征存在明显的差别.     

一种深海拖曳系统稳健可靠的组合定位方法

为了解决深海拖曳系统定位异常、不连续以及误差积累的问题,提出了一种联合惯性导航系统(INS)和超短基线定位系统(USBL)的组合定位方法,利用在航声线跟踪实现USBL的高精度定位,顾及INS和USBL系统的互补性,并结合Kalman滤波构建了INS+USBL的组合定位模型。将该组合定位模型应用于"向阳红01"船深海拖曳系统在南海的定位实验并与USBL的定位结果比对,实验表明,组合定位方法有效地解决了深拖系统定位异常且不连续问题。INS+USBL组合定位方法可以满足深海拖曳系统的稳健可靠定位,对于深远海定位具有重要意义。     

基于LS-SVM的多系统融合GNSS-MR潮位反演

针对单系统GNSS-MR潮位监测中反演精度和时间分辨率低的问题,提出了一种基于LS-SVM的多系统融合潮位反演方法.利用香港HKQT站连续30 d的GPS、BDS、Galileo、GLONASS卫星观测数据进行实验,比较了基于滑动窗口最小二乘法、SVR、LS-SVM三种多系统融合方法.结果表明:基于LS-SVM的多系统...     

海底观测系统关键技术研究

为实现海底观测系统长期连续观测,设计一套基于水下接驳技术的的海底观测系统水槽工程样机,通过分析海底观测系统的体系结构,结合在研项目的技术经验,详细论述的开发过程中涉及到的海底观测系统关键技术如电能传输与转换技术、信息传输与管理技术、机电集成封装技术、状态监测与控制技术、防护结构的三防设计等关键技术,通过水槽试验,验证了海底观测系统工程样机可以在水槽环境下吃寻正常工作,并得到了具有指导意义的结论,为实现海况的海底观测网络的连续观测提供了技术支撑。     

深海综合观测浮标研制及其在热带西太平洋的应用

目前尽管国内近海浮标实现了产品化,但深远海尚无定型可靠的深海综合观测浮标系统,基于此,中国科学院海洋研究所设计制作了深海综合观测浮标系统,其浮标体为柱台型结构,采用单点锚泊系留。整个系统主要由浮标体、系留子系统、观测子系统、数据采集处理控制子系统、通信子系统、供电子系统、检测子系统、安全报警子系统和岸基数据接收处理子系统等9部分组成。浮标系统通过搭载不同类型的传感器,实现对风速/风向、气温、相对湿度、气压、能见度、雨量、波浪、表层水温、表层盐度、表层溶解氧、表层叶绿素、表层浊度、剖面流速流向、剖面温盐深（最大深度可达1 000 m）、方位及浮标位置等要素进行实时观测,从而完成对海洋气象、水文和水质等要素的长期、连续、自动监测,并支持铱星和北斗等卫星通信方式,将观测数据实时的传输到岸基数据接收处理系统。近年来,深海综合观测浮标系统在热带西太平洋海域连续进行了4次海上应用,每次应用时间长达1 a。它提供了第一手的大洋上层和海气界面长时间序列的实时连续观测资料,促进了关于气候变化和深海大洋的研究工作。所研制的深海浮标达到目前国际同类产品（美国ATLAS浮标、日本TRITON浮标）的先进水平,并且在水下感应耦合传输等方面进行了创新,形成了自有特色。     

海底有缆观测站数据采集、管理系统设计与海底运行验证

文中设计了一套用于海底观测网的信息采集系统。提出了一种基于事件触发和定时驱动相结合的通过光网传送IP包的信息监控系统运行机制;提出了由岸站监控中心层、光传输主干层、海洋数据采集层组成的监控和信息采集监控系统总体构架;设计了通讯控制策略及自定义的通讯协议。采用该信息采集系统的海底观测网在试验海域进行了海底布放。经过8个月的海底连续运行,数据采集系统运行稳定,能够正确地采集海洋传感器和自身系统运行数据。     

一种新型的6000米深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统

为了获得连续、低扰动、超长的深海海底沉积物样品,研制了一套可应用于最大水深6 000 m,最长取样可达25 m的可视可控轻型沉积物柱状取样系统。本套设备主要包括甲板控制单元、取样系统和立式收放机构3部分。在取样过程中,本系统充分利用动能和深海液压锤夯击双动力组合,即取样过程包括前期的重力贯入和后期的夯击取样两个过程。液压锤夯击机构的配置使取样器在不显著增加自身重量的前提下,完成超长、连续、低扰动的深海沉积物柱状样采集工作。取样器的组合与拆卸采用立式吊装的方式,极大地降低了取样过程中的工作量和所需甲板作业空间。水下监测系统的配置解决了以往盲采样的弊端。除此之外,本取样器还设有多个标准通用端口,可以扩展为多种设备的集成平台,完成多种数据的采集。目前本套设备已经成功进行了海试,并作为主要沉积物取样设备成功应用于多个海上调查航次,取得了一系列连续、低扰动的柱状样品,有效地提高了我国深海可视可控柱状取样的技术水平。     

确定连续系统参数的时域方法

提出一种确定连续系统参数的时域方法。该方法利用方波输入和系统稳定性，离析出输出采样信号与结构参数的内在联系，推导出确定连续系统结构参数的算法．指出该算法与辨识方法相结合，可实现对含随机干扰的连续系统结构参数的估计．     

一种基于波浪能的海洋立体观测系统及应用

随着海洋波浪能发电技术的发展和成熟,其在海洋观测领域的应用受到关注和研究。自主设计并研制了一种集波浪能发电、海表/海底同步观测、实时4G 通信传输、远程无线控制于一体的海洋立体观测系统,于2021 年7 月在珠江口万山岛海域通过锚泊系留方式布放,开展海上波浪能供电和观测应用试验。海试期间连续获取了海底原位观测视频数据,以及海表波浪变化和波浪能发电参数等监测数据,并对波浪能发电电流、电压和功率进行了统计分析,讨论了波浪能发电水平受波浪变化的影响,分析了两者之间的相关性。试验结果表明：利用波浪能供电的海洋观测系统具备连续、长周期、全天候观测的优势和潜力,源源不断的波浪能可保障海洋观测系统的稳定观测和数据可靠传输,实现了海洋观测系统长期独立运行所需的绿色高效供能,验证了波浪能在海洋观测领域应用的可行性和先进性。     

天津沿海风暴潮实时监测预报系统

本文简要介绍了天津沿海风暴潮实时监测预报系统建设的必要性和系统的结构、功能、组成等方面的概况。该系统将实时监测技术、计算机网络技术与信息处理技术有效地结合起来，实现了潮汐、风速、风向等监测参数在无人值守情况下的连续、自动观测和计算机网络系统的实时接入与发布。它的建立一方面可为管理部门、预报部门和生产部门提供实时的监测信息，另一方面可在风暴潮来临时为领导决策提供历史资料和预报信息。它的应用对减少海洋灾害的损失，促进风暴潮减灾防灾体系的建设起到了积极的作用。     

A hydrodynamic model of a two-part underwater towed system

A three-dimensional model of a two-part underwater towed system is studied. In the model, the governing equations of cables are established based on the Ablow and Schechter method. The boundary conditions for the two-part underwater towed system are derived. The six-degrees-of-freedom equations of motion for submarine simulations are adopted to predict the hydrodynamic performance of a towed vehicle. The established governing equations for the system are then solved using a central finite difference method. In this paper several algorithms are used to solve this special form of finite difference equations. The results in this paper indicate that the two-part underwater towed system improves the dynamic behavior of the towed vehicle and is an easy way to decouple the towing ship motion from the towed vehicle. Because the model uses an implicit time integration, it is stable for large time steps and is an effective algorithm for simulation of a large-scale underwater towed system.     

多桩桶基平台沉贯过程监测系统研究

为了解决海上恶劣环境下过程参数实时检测的困难,对海上桶基采油平台沉贯过程监测系统进行了研究。提出了主动利用潮汐、浪涌信息对沉深数据进行滤波处理的方法和单一桶桩的沉深和平台倾角信息计算其他多桩沉深的方法。直接利用浪涌检测信息,提高了沉深监测精度和实时性;采用一桶沉深与倾角数据计算多桶沉深的方法,节省了测深传感器,简化系统结构,降低系统成本。实验证明,该系统具有响应速度快,检测精度高,实时性强等特点。     

利用高速DSP器件实现水下视频图像的数字化

以美国ＴＩ公司的第五代ＤＳＰ器件ＴＭＳ３２０Ｃ５０组成的水下视频图像数字化系统,利用独特的软件采集方法灵活地实现３种不同点阵数的图像数据采集,系统同时采用“内存页扩展”的方式实现了可以达４Ｇｂ（ｂｙｔｅｓ）容量的外部数据存贮的扩展,系统还设计了Ｃ５０芯片与高速Ａ／Ｄ及存取时间为７０ｎｓ的静态ＲＡＭ两种一同速度外设的接口电路,该系统较好地实现了水下视频图像模拟信号在规定时间内的数字化以及相应的数据笮     

基于MSP430的水声时间反转应答系统设计

体积庞大、结构复杂的水声仪器设备往往在使用和维护等方面给使用者带来不便,因此对于水声设备的小型化要求已经必不可少。水声时间反转应答系统是水声时间反转镜研究的主体设备。论文结合水声信道匹配研究的实验要求,以MSP430F169微控制器作为核心部件,设计了一种适用于水声时间反转镜研究的小型化、低功耗应答系统。文中给出了详细的硬件及软件设计方案,以及该系统的应用原理。该设计体积小巧、结构简练,在保证性能的前提下,极大地提高了系统的易用性和灵活性。     

Time-Domain Analysis for 3-D Moored Systems

In the paper, a comprehensive numerical study on the moored system is performed in time domain. The moored system, which is composed of the floating body sub-system and the mooring line sub-system, is calculated as a whole system by coupling. A time-domain method is applied to the analysis of the mooring line sub-system, and at the same time, an indirect time-domain method translated from frequency-domain to time-domain is developed to calculate the floating body sub-system. In the end, an FPSO vessel is calculated as a numerical example by the present method. A comparison of the result of the model test and that of the numerical method indicates that the present method is exact and effective.     

An efficient finite-difference approach to the mild-slope equation

A system of differential equations, the stationary part of which can be reduced to the elliptic mild-slope equation, is derived. The transient terms make the system of equations hyperbolic and similar to the system of equations governing nearly horizontal flow. The highly efficient ADI algorithm for the latter is used iteratively to find the stationary solution. By extracting the time-harmonic part and using a varying time step in the iterations the computational time is reduced greatly as compared with previous techniques.     

浅海坐底式海洋环境监测系统开发应用及其回收方法研究

首先概述了坐底式海洋环境监测系统的发展历程、结构组成、工作原理和系统功能等。设计开发了一套浅海坐底式海洋环境监测系统,并在北黄海海域进行了长时间应用。对其结构组成特点、原理功能和实际应用情况等进行了详细阐述,并结合一段时间的监测数据,说明其可为海洋科学研究、海水养殖与海洋工程等提供基础数据。对坐底式海洋环境监测系统的布放与回收方法进行介绍,针对近海经常出现无释放器或释放器失灵的坐底式海洋环境监测系统,且潜水员或作业型水下机器人（ROV）不方便下潜系缆的情况,设计了一种实操性强的打捞回收方法。总结归纳了所设计的浅海坐底式海洋环境监测系统特点及回收方法,可为相关应用与研究提供参考借鉴。     

极区冰基拖曳式海洋剖面浮标系统低功耗设计与实现

针对极区冰基拖曳式海洋剖面浮标长期稳定获取极区水文和气象数据的工作需求,进行了浮标系统的低功耗方案设计。该方案基于超低功耗51系列微处理器,根据最低功耗工作模式与最短工作时间原则,采用高效的电源管理机制对浮标系统各个部分的能量消耗进行合理的分配与管理,并应用了Argos卫星通讯模块ARGOS-3 PMT-RFM的BPSK调制低速数据传输模式,可有效降低浮标系统的整体能耗。该浮标在北极冰站上长达1年的运行情况表明该系统工作稳定,所采用的低功耗能量管理方案实现了浮标系统长期连续观测的需求。该浮标的成功试验和推广应用有助于极地研究人员更准确地分析海冰变化过程。     

高炮、火箭人工增雨效果统计检验方案设计中的几个问题讨论

基于理想化的人工增雨概念模型,分析了地面增雨作业效果检验试验区设计的基本特征,以及作业轮次、云系移动速度、催化云系对试验区中雨量点的覆盖率等因素对效果评估的影响,主要结果为：1）云系移动速度应该作为目标云选取的一个重要指标,它直接影响试验区的长度和作业点的布局,对效果评估也有很大的影响,不同移动速度的目标云系将人工增加的降水分散到不同的区域,增加了效果评估的难度。2）存在一段最短时间的雨量资料可以用于效果评估,它由试验区长度、作业时间和目标云移动速度共同决定。3）分别给出了作业时间与用于效果统计的雨量时间之比、催化云系对试验区雨量点的覆盖率影响相对增雨率的计算公式,据此定量分析了以色列Ⅰ随机试验资料,结果表明要评估出一定的相对增雨率,需要人工催化云系具有较大的增雨量,即较为显著地改变自然降水。