一种海洋潜标适用的新型GPS信标机

本研究设计了一种潜标适用的新型信标机,它集成了GPS模块、数传模块、微处理器和压力开关等部件,可有效提高潜标回收过程中的目标定位能力。该信标机安装于潜标主浮体,通过压力开关控制电源。当主浮体位于海面时,信标机处于工作状态,它可以不断地将GPS位置数据通过无线传输方式向外发送,配套的接收端可以将接收的位置信息直观地显示在...     

海洋导航定位技术及其应用与展望

根据水上和水下环境的区别,系统论述了各种海洋定位导航技术及组合定位导航技术,比较了它们的优缺点和适用范围,介绍了它们的应用现状及展望。     

基于LoRa的海洋多功能信标组网及特性研究

针对目前海洋观测网络通信距离、功耗、复杂度、抗干扰能力、成本之间的矛盾,提出了一种基于LoRa(long range)的海洋多功能信标组网观测系统。通过运用新型的LoRa调制技术,采用星型链路网络对多功能信标进行组网设计,并结合北斗通信,构建了一套覆盖范围广、功耗低,组网简单,抗干扰性强的海洋监测网络系统,能够有效实现近海和远海的全范围覆盖,同时降低了组网的成本。通过对多功能信标的低功耗设计,可有效降低信标功耗,延长了工作周期。通过室内和室外的模拟实验,验证了组网通信的有效性,以及远距离传输数据特性,为信标的升级设计和海洋组网观测打下了基础。     

单通道低功耗大容量海洋声信号测量仪的设计与实现

海洋环境噪声是海洋声场的背景场,通常被当作干扰项,许多国家纷纷投入力量,开展海洋环境噪声数据获取、分析及噪声场建模工作。针对海洋环境噪声的测量,同时为了满足设备在水下较长时间工作,设计了一种基于ARM芯片的海洋声信号高速数据采集系统,即单通道低功耗大容量海洋声信号测量仪,集成温度传感器、压力传感器和同步模块,具备定时和连续两种工作方式。采用ARM Cortex-M3微控制器LPC7168控制24位AD芯片ADS1271实现声信号采集,最高采样速率可达50 k,采集的AD数据以文件格式存储在SD卡(容量256 Gbyte)中。采用单片机PIC12F509作为值班电路,PIC12F509在控制系统工作时作为看门狗使用。经过实验室试验和湖试,验证系统工作稳定,数据采集存储正常,在消声水槽完成与DSG比测试验,通过对回放数据的分析,验证采集数据一致性较好。试验证明声信号测量仪是获取海洋环境噪声的重要设备。     

适用于中国近海观测研究浮标的北斗/GPS双模信标系统的研制与应用

为了提高海洋观测研究浮标在位运行的安全性,自主设计了一种北斗/GPS双模定位信标。该信标采用传统的GPS技术进行定位结合“北斗”卫星特有的报文通信和定位功能,通过解决传统GPS信号盲区问题,为中国近海海洋观测研究浮标安全运行提供了更加有力的保障,同时提高了数据保密能力。该系统采用外部供电和内部自主供电相结合的模式,即使外部供电中断,也可保证正常运行不低于1 a,而且基本上不需要对信标进行专门维护,大大降低了运行和维护成本。与该信标配套的岸站管理系统具备发送和短信和邮件报警的功能,可实现浮标运行状态实时监控。     

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。     

一种移动式海洋地震仪的硬件电路研究

针对移动式海洋地震仪对控制系统电路设计的可靠性和低功耗的需求,提出了一种基于Cor-tex-M4内核芯片的硬件电路设计方案.首先选用超低功耗的STM32L4芯片作为微控制单元,在保证高运行能力的同时降低自身功耗;其次针对MCU(Microprogrammed Control Unit)、传感器等超低功耗模块提出针对性的...     

单片机系统低功耗设计在数据采集系统中的应用

文章分析了CMOS器件原理和单片机系统特性,提出单片机系统低功耗设计的一些基本原则,以千米自容式CTD数据采集系统的设计为例,提出了一种低功耗数据采集系统的实现方案.     

基于北斗定位导航系统的水下监测平台出水报警定位信标机设计与实现

由于海洋内部环境复杂多变,加之渔业捕捞作业范围和深度的逐步扩大,对水下监测平台的安全构成了极大威胁。而且,在水下平台的海上回收作业过程中,恶劣海况、海雾、海面光反射等不利因素无不给回收过程造成很大麻烦,一旦平台浮出海面后漂出视距范围,将面临丢失风险。文中借助北斗定位导航系统,结合压力检测电路,设计并实现了一种可用于水下平台意外出水报警、出水后实时定位的卫星定位信标机系统,经多次应用,证明性能稳定可靠。     

海洋测量和定位——市场与技术

1 前言 1992年,作者曾经进行过世界范围的海洋测量和定位市场技术经济的首次公开研究。主要根据4年左右时间在Fugro成立的13家公司,当时预测到该市场结构将发生重大变化。其他重大变化则是海洋油气业周期性的滑坡,以及差分全球定位系统(DGPS)作为海上主要定位系统而被普遍接受。     

海洋仪器测试海区综合环境信息监测系统的研发

提出了一种基于海洋仪器测试海区所开发的环境信息监测系统设计方法,通过无线网络获取海区内台站、浮标等观测单元所采集的环境要素数据,实现数据的存储、查询和管理。长时间测试表明,该系统工作稳定,可为仪器设备的海上测试与评价提供基础实测数据。     

半潜平台锚泊辅助动力定位时域模拟研究

随着海洋油气资源开发逐渐走向深海,浮式结构物的定位能力越来越受到人们的重视。锚的泊辅助动力定位系统是将锚泊定位和动力定位相结合的一种新型海上定位系统。它具有安全性高、定位能力强、消耗功率小的特点。本文以某深水半潜式钻井平台为例,通过建立锚泊辅助动力定位时域模拟程序,分析平台在工作海况下的定位精度和功率消耗,并与相应海况下的动力定位进行比较。分析结果表明,该时域模拟程序能较为准确的地反映实际平台的定位情况。与动力定位相比,锚泊辅助动力定位能够取得更好的定位精度和较小的功率消耗,是更理想的定位方式。     

应用于海洋时间序列沉积物捕获器控制系统方法研究

提出了一种海洋沉积物捕获器控制系统的软/硬件设计方案。该方案采用低功耗的硬件结构,多种冗余技术的软件设计, 满足了沉积物捕获器在海底可长达1 a 的低功耗、自动定时采集沉积物样品的要求。经过实验, 该控制系统运行可靠, 采样瓶切换控制准确, 运行数据记录完整, 具有广阔的应用前景。     

基于模型试验的海洋核动力平台定位系统解脱作业关键指标分析

海洋核动力平台定位系统采用软刚臂单点系泊方式,属于多铰连接的单点系泊装置。定位系统在长期海上运营过程中,会面临结构维护、改造、更换等作业,解脱作业的安全性是定位系统乃至核动力平台安全的重要组成。借鉴国内外海洋石油平台解脱作业的成功案例,首先给出了核动力平台定位系统解脱作业的流程,并结合解脱作业故障树的风险传递路径给出关键风险指标;然后基于相似理论搭建了定位系统1∶9缩尺比模型试验平台,真实模拟了定位系统全流程解脱作业,验证了定位系统解脱作业的可行性与有效性;基于实时测量数据分析提升缆绳在限位状态与解脱作业时的张力响应、法兰解脱时系泊腿下部万向节振动响应、系泊刚臂下放姿态等关键指标。研究结果表明物理试验模拟方法可以准确表征解脱作业过程的关键节点,并为量化作业指标、优化作业流程提供数据支持,同时相关试验分析方法可以为其他海洋装备的解脱、安装等提供参考。     

海洋标量数据的三维动态可视化系统研究

为了实现海量、多源、异构、多维、多格式、动态等特性海洋标量数据的三维集成可视化,设计了基于服务思想、面向通用标量数据格式的三维虚拟可视化体系架构,构建了海洋三维可视化原型系统,并对其体系架构和功能设计进行了详细阐述;采用基于几何对象的可视化方法,结合LOD动态调度、表面纹理及快速查询等关键技术,实现了海洋标量场数据的高效、快速三维动态可视化、要素值查询及时序分析等功能。该研究可为其他海洋环境要素数据的可视化与分析提供思路与技术借鉴。     

海洋生态监测站建设指南的标准化构建

为指导我国海洋生态监测站的建设,加速推进海洋生态系统长期、定点、持续监测的网络化、规范化建设进程,本研究提出了海洋生态监测站建设指南标准化构建的总体设计理念。通过分析国内外各类长期生态监测网络的建设现状和经验,论述了我国海洋生态系统长期定位监测的研究现状和存在的问题,以及进行海洋生态监测站建设指南构建的重要意义、构建原则、构建目标,并且对海洋生态监测站建站的原则、流程、建设内容与运行维护和管理等方面提出了建设指导,以促进海洋生态监测及其网络体系的健康有序发展,提升海洋生态系统监测预警能力和研究水平。     

具有运动补偿高精度海洋气象多参数模拟仪的研制

针对船舶气象仪的综合检查过程中检测周期长、人工排查效率低以及传统的自动气象站传感器信号模拟器的模拟精度低,没有相关运动补偿算法导致此类系统不适应海洋船舶应用环境的问题,对气象要素传感器的高精度信号采样电路、信号输出、软件滤波和运动补偿等方面进行了研究。通过分析传感器和船舶气象仪的原理,设计了各个气象参数的采样电路、信号模拟电路、触摸屏、GPS和电子罗盘采样与模拟电路,并在近海测试过程中进行了运动补偿模型测试,并基于STM32微控制器进行了该仪器的系统检测实验。研究测试结果表明：该系统具有低功耗、高可靠性、高精度的特点,能应用于海上环境,同时具有对船舶实时定位、气象要素实时模拟和采集、运动补偿多项功能。并且本系统精度在运动补偿后,系统测量方差为0.019 3 m/s,精度提高至接近真实值,均符合《海洋调查规范第3部分：海洋气象观测》的标准。     

广东省实施海洋牧场与海上风电融合发展的可行性分析

海洋牧场是修复海洋生态环境和涵养近海渔业资源的新模式, 而海上风电是我国新的清洁能源产业。本文在分析广 东省海上风电场建设的基础上, 分析了马尾藻藻礁建设在海洋风电场的适宜性和投放条件, 探讨了在广东省开展以人工藻礁 场 ＋ 海上风电场为特点的融合发展模式的可行性, 以及对于生态用海 、生态管海和海域资源集约节约利用的必要性。研究 认为“海洋牧场 ＋ 海上风电”的发展模式将成为未来提高海域综合利用水平的重要发展方向。