船载水上水下一体化测量技术及应用——以舟山册子岛为例

近年来,船载水上水下一体化测量技术在海洋测绘领域发展迅速。该技术主要通过对多波束水深测量系统、激光扫描系统、定位定姿系统等设备的集成,实现水上水下一体化无缝测量。以舟山册子岛区域为例,利用船载水上水下一体化测量技术,成功实现了水上水下一体化无缝测量,并完成了水深及地形成果整合,阐明该技术在应用中的优缺点,并探讨了船载水上水下一体化测量技术在海岸带地质调查的应用前景及发展方向。     

“大洋一号”科学考察船现场数据管理系统的研究与开发

为使“大洋一号”科学考察船的船载设备数据能够得到更好的管理与共享,建立了基于网络的现场数据管理系统。该系统采用瘦客户端的三层结构建模,采用Java语言编写。船载新老设备的数据都从串口传出,通过MOXA的串口服务器,可以使船载设备连接上网络。三层结构中的事务处理服务器接收船载设备数据,对其处理、存储,并推送到客户端实现实时显示。“大洋一号”在进行科学考察时,还会获得一些非实时的分析数据。这类数据的管理,都通过网页上表单的形式实现填写和存储,并提供方便的查询功能。     

消息中间件在船载监控系统中的应用研究

消息中间件技术是近几年来比较热门的技术.采用面向服务体系的架构与消息中间件相结合的技术,在船载监控系统中设计一种标准的集成框架结构,使用异步消息传送机制,保证消息可靠同步的同时,降低分布式系统各部分之间的耦合度,提高船载监控系统集成的可扩展性及系统展示的多样性.     

基于实况气象的船载走航大气成分观测自动进样系统设计

为解决海洋科考期间船体对大气成分走航观测结果影响的问题，本文基于风速风向仪、单片机、数据采集装置、电磁阀控制器、电磁阀和多通道气路转换器等相关元器件，设计了一套可以避免船体污染的船载走航大气成分观测自动进样系统。该进样系统设计有8根独立的进样管路，基于自行编译的脚本，依据实时的相对风向结果给电磁阀控制面板传递相应的电压信号，进而控制相应的电磁阀打开目标进样管路，实现无污染进样。本文通过对实际案例的分析，论证了该进样系统可以有效避免船体对大气成分走航观测的影响，进而提高船载走航大气成分观测数据的连续性和准确性。     

基于差值信噪比法的船载地波雷达一阶谱识别

本文提出了适用于船载地波雷达展宽一阶谱识别的差值信噪比方法。通过结合仿真分析和实测试验数据,开展了船载地波雷达展宽一阶谱的频移和展宽特性分析,确定了一阶谱的最大展宽范围与平台运动速度之间的定量关系。通过分析一维多普勒频点间的差值数量关系,确定了边界预筛选准则。利用展宽一阶谱的区域连续特性,实现展宽一阶谱边界最终识别。采用船载地波雷达仿真和实测数据对所提方法的有效性进行了验证,所提方法相对于传统方法取得了较好的识别效果。     

基于双卫星智能通讯的船载水文气象系统设计

为了解决船载水文气象系统中北斗卫星信号不能全球覆盖和国外卫星通讯资费较高的矛盾,本文设计了一种以北斗卫星为主铱星为辅的智能实时船载水文气象系统,阐述了观测设备组成,双卫星智能传输模块的硬件电路设计、软件设计和数据通讯协议,陆地数据中心组成及管理软件接收处理北斗、铱星数据流程。并在实际项目中应用,通过对应用中的北斗、铱星数据到报率统计与分析,表明该系统的数据传输率,能够满足实际需求,即达到了有效降低数据通讯费用,又能保证数据安全、有效传输的目的,该系统可广泛应用于近海、远海的船舶海洋水文气象辅助观测。     

基于GIS的中国东南沿岸海域海产腹足类性畸变与有机锡污染查询显示系统

本研究工作采用基于组件式集成方案的ArcInfo GIS软件、Microsoft Access数据库、MapObjects 2.0软件、AutoCAD软件、VB6．0开发语言作为软件平台，以Legend Pentium Ⅲ（933）作为硬件平台，利用ADO数据接口实现与属性库连接，通过ShellExecute函数达到与ArcView软件、相关网址连接，在此基础上建立了中国东南沿岸海域海产腹足类性畸变与有机锡污染查询显示系统，并使其具有显示、缩放、温游、定位、查询、统计、分析、编辑、输出等功能。这是将GIS技术应用于海洋生态系统的调查、管理和保护的新尝试。     

电子海图显示模式的设计

电子海图和电子海图显示与信息系统是多种技术的集成,这些技术包括采用GPS的精确定位、利用雷达的海面状况评估以及高质量的地图显示。本文对最后一个方面进行了阐述,主要集中在这种船载电子地图的颜色和符号化的可操作性方面。 电子海图(EC—Electronic Chart)是一种     

基于参考场的多航次船载重力测量系统偏差调整

由于不同部门的船载重力测量规范不统一,导致不同部门不同航次之间获取的船载重力测量数据可能存在比较明显的系统性偏差。提出了基于参考场进行多航次船载重力测量系统偏差调整方法,即以某参考场(如DTU10GRA数值模型)为背景,基于平差思想,将航次实测数据与参考场数据之间差异的统计平均值作为观测量,进行系统偏差计算、分析、检验及调整。实验结果表明,依据本文方法能够有效消除多航次船载重力测量数据基准的不协调性。     

基于LabVIEW虚拟仪器技术的海洋环境监测数据采集与处理系统

介绍一种基于LabVIEW虚拟仪器技术的数据采集与处理系统。该系统以单片机和计算机为硬件平台,采用高精度16位Σ-ΔA/D转换器AD7705对采集到的信号进行A/D转换,通过串口进行数据通信,实现了叶绿素浓度的计算机自动采集、实时数据显示、分析和数据管理等功能。该实现方案还可用于温度、盐度等参数的高精度自动数据采集系统,在海洋环境监测中具有推广应用的现实前景。     

湍流剖面仪系统动力学分析与实验研究

文章开发了采集海洋湍流数据的一种新型湍流剖面仪。应用动力学方法分析了系统运动特性,并设计开发了原理样机,包括:微尺度流信号放大处理电路,并扩展了FLA SH存储器(K 9f2808U 0C)保存测量结果,及RS232传输协议的数据通信电路设计。此系统可获得海洋垂直剖面2 mm尺度的剪切流速度数据。湖试实验结果表明此湍流剖面测量仪性能良好,可以满足微结构流测量要求。     

船用海水自动采样系统的软件设计

文中介绍了船用海水自动采样系统的控制系统.以PLC为控制核心,搭配合适的硬件模块,根据系统功能要求编写软件,利用PLC与PC的无协议通信和触摸屏的远程界面功能,最终实现海水多层取样的全自动化和远程控制,缩短水样的采集和预处理时间.实验表明该系统工作稳定可靠,操作方便.     

电子罗盘校准方法的设计与实现

电子罗盘在波浪浮标中用于实时提供波浪浮标所处的方位.为解决嵌入了Matlab的电子罗盘校准系统可移植性差、过程繁杂、运行速度慢的问题,设计了新的校准系统.将由14位串行A/D转换器Max194从波高数据采集系统中获得的模拟信号转换成的数字信号接入到微控制器中,微控制器负责控制方位数据的采样频率和A/D转换芯片,再利用串口转换芯片将输出的电平信号转换成RS232信号,由计算机对此进行处理.该系统采用了绘图功能完备、处理速度出众、可移植性好的ProEssentials结合VC++来处理多功能方位测试台采集到的方位数据,并绘制成采样数据比较图和误差图,来直观地展现电子罗盘的误差情况.实验测试表明,该电子罗盘校准系统具有可移植性好、功耗低、稳定性强、运行速度快的特点.该校准系统已经广泛应用于波浪浮标、3m浮标等的生产中.     

基于北斗卫星导航系统的海洋环境监测系统

为提高我国海洋环境监测技术水平,保障海洋环境信息安全,文章基于我国自主研发的北斗卫星导航系统,设计海洋环境监测系统。研究结果表明:基于北斗卫星导航系统的海洋环境监测系统包括北斗海洋环境监测终端和海洋信息综合服务平台2个部分,具有实时定位、实时监测、数据处理、信息预警、电子围栏、数据总览和用户管理7项功能;终端集成微控制单元和传感器等模块,平台包括服务器等硬件和数据处理等软件;经实地部署和严格测试,系统功能和性能均达到设计要求,且安全、稳定、方便和实用。     

Nonlinear and Robust Location for Low-cost Shipborne Laser Ranging Positioning

ABSTRACT

Without landing on islands, reefs, or facilities, fast locating targets by the reflectorless ranging integrated with Global Navigation Satellite System (GNSS) has a wide range of application. We propose a nonlinear robust location method and modify current nonlinear estimators for achieving shipborne laser ranging positioning of high precision. The Newton method is recommended as a nonlinear estimator for shipborne ranging positioning since the Gauss–Newton method occasionally fails in critical cases when the control points and the unknown point are approximately coplanar. However, it shows that the vertical positioning based on the shipborne laser ranging is generally of low precision, while the vertical angle measurement is used to further remedy this deficiency. The positioning precision and reliability might be significantly decreased with the increased number of gross errors in the observations that are dynamically implemented on a moving shipborne platform; thus a weighting scheme with high breakdown point is recommended to set the preliminary weights, and then Scheme III of the Institute of Geodesy and Geophysics of China (IGGIII) is applied to iteratively updating the weights of distance observations. It shows that the proposed method based on the angle-distance observational data fusion can be used to achieve a three-dimensional positioning of high precision.     

PLC结合微机控制在时间常数测量装置中的应用

文章介绍了在时间常数测量装置中所涉及到的几个控制问题 ,系统采用由计算机为上位机和以可编程序控制器 (PL C)为下位机构成的两级控制模式。在上位微机中使用 VB5 .0编程语言设计了微机软仪表面板风格的监控程序 ,通过 RS2 32通讯接口将上位微机操作指令送至 PL C完成控制过程。本文还介绍了传感器运动速度的控制和测量 ,传感器穿越阶越界面的运动控制以及高速数据采集系统。     

海洋站数据采集器的设计要点

本文结合海岸基／平台基海洋自动监测系统数据采用集器的研制，探讨设计海洋站数据集器的方法与要点，介绍数据采集器硬件资料和硬件配置，各模块的主要功能及数据采集的技术参数。     

基于GIS的宁波市海洋专题保障预报综合信息服务平台开发与应用

利用GIS地理信息系统、网络数据库等技术,设计开发一个集港口码头潮汐潮流精细化预报、海上搜救辅助决策、海上溢油及化学品漂移扩散辅助决策、海洋环境预警预报等功能于一体的宁波市海洋专题保障预报综合信息服务平台,为宁波涉海涉渔部门提供精准直观、灵活多样的各项专题海洋预报产品,更好地服务宁波市海洋经济的发展,提升地方政府海上突发事件应急能力。     

一种可存储式叶绿素监测仪的设计方案

介绍一种简洁经济的可存储式叶绿素监测系统设计方案。该系统采用W ETLABS公司的W etstar叶绿素荧光计作为检测传感器,使用16位Σ-ΔA/D转换器AD 7705进行A/D转换,并由单片机AT 89C 51控制采集及存储数据。用户利用VB操作平台,通过串口实现对该系统的操作配置和数据通信。实验结果表明,该叶绿素监测系统精确可靠,成本低廉,容易推广。     

集成波能转换功能的方箱—挡浪板式浮式防波堤水动力特性研究

浮式防波堤与振荡浮子式波浪能转换装置集成是一种较为合理的波浪能开发利用方式,基于方箱式浮式防波堤—波浪能转换集成系统和幕帘式防波堤的研究成果,提出了一种新型方箱—垂直挡浪板式浮式防波堤—波浪能转换集成系统,建立数学模型对该集成系统的水动力特性和能量输出特性进行研究。模型基于N-S方程,采用紧致插值曲线(CIP)方法结合浸没边界法(IBM)求解。运用数值模型探究在一定波浪条件下,动力输出系统(PTO)阻尼力的大小以及挡浪板对集成系统的水动力特性和能量转换特性的影响,得到如下结论:集成系统的俘获宽度比随PTO阻尼力的增大呈现先增大后减小的趋势,在阻尼力F_(PTO)=150 N时达到最大;相对于方箱型集成系统,增设0.1 m挡浪板后可使其最大俘获宽度比η_e提高33%左右;此外,集成系统的俘获宽度比随挡浪板长度增加而增大,增长趋势逐渐变缓,在挡浪板长度S_p=0.5 m时达到最大,此时俘获宽度比η_e=0.563 1。