基于自适应波谱斜率的海面风速反演算法研究

对于波浪谱风速反演研究,虽然已经建立了波谱平衡范围斜率为-4幂律的初步反演模型,然而对于复杂多变的实测波谱,单一斜率模型的反演效果不佳。针对可变波谱斜率的问题,通过量化波谱函数对应的谱系数,提出一种自适应波谱斜率的风速反演算法。为了验证该算法估算风的准确性,本文通过对NDBC浮标观测的大量风浪数据进行海面风速反演研究,结果显示自适应波谱斜率算法反演风速与实测风速相关系数R=0.83,呈显著相关,且平均偏差BIAS和均方根误差RMSE分别为0.75 m/s和2.48 m/s。通过近海海试实验验证表明该算法依然有效具有普适性。总的来看,自适应波谱斜率反演风速算法与实测风速之间误差相对较小,反演精度较好,为风浪观测和风浪研究提供了一种新思路,且该算法能够融合应用于海洋观测应用平台,使理论研究和工程实际相结合。

基于铱星通信的海洋环境在线监测系统

为克服目前海洋环境在线监测仪器设备在应用北斗卫星通信系统的区域限制和Argos卫星通信系统的实时性限制,设计了基于铱星通信系统,并应用于海洋环境在线监测的漂流浮标。浮标采用C8051F单片机作为控制核心,利用HD—2005型便携式χ-γ剂量率仪和海水温盐深测量仪等作为传感器,测量数据经铱星突发短数据终端模块9602上传至铱星通信系统指定邮箱,或反向传送控制命令。浮标通过海上模拟实验获得了较好的效果,初步证明了该设计方案满足低功耗实时传输海洋环境监测数据的要求。

XBT自动投放测量系统电机控制单元设计与故障分析

XBT自动投放测量系统能够在恶劣海况下完成探头的自动投放,电机控制单元是系统投放机构的控制核心。该单元由主控芯片、电源管理、通信及电机控制接口等部分组成,可实现对投放系统中步进电机、伺服电机和直流电机运动状态的实时控制。在提出了软硬件设计实现方案后,对电机控制单元在测试中发现的各种故障进行了机理分析,改进后的试验结果表明:电机控制单元能够实时响应上位机的控制命令,保证各电机运动状态稳定,使自动投放系统具有实用性好、投放效率高与自动化程度高的特点。

多枚XBT/XCTD自动投放与测量控制系统的设计

为解决现有自动投放装置探头一次性装载数量不足,难以满足密集化、网格化的海洋调查需求等问题,本文提出了具有投放单元扩展功能的多枚XBT/XCTD自动投放与测量控制系统设计思想。系统由投放控制前端、通信控制与数据采集中端、供电单元后端和上位机软件4部分组成,可根据任务需求对前端数量进行增减。在提出硬件方案后,对系统的软件流程进行了设计。通过测试验证了系统硬件工作的可靠性,对发现的软件故障进行了机理分析。优化后的试验结果表明:系统能够实时响应上位机的控制指令,自动识别XBT和XCTD探头类型,实现多枚探头的自动投放,具有探头装填数量多、投放效率高、实用性好等特点,为不同海况下海洋水文的密集化、自动化剖面观测提供了技术基础,具有重要的应用价值。