基于无线传感网络的航道水下数据监测系统

航道水下数据采集和传输受到水下通信信道的多径干扰,导致数据监测的稳定性不好,提出一种基于无线传感器网络的航道水下数据监测系统设计方法。采用水下换能器基阵构建无线传感器网络,进行航道水下声纹数据、船舶辐射噪声数据以及海洋混响数据采集,采用局部总线技术进行监测数据的远程传输控制,采用TMS320C50 DSP芯片作为航道水下数据监测系统的核心处理芯片,进行航道水下数据的集成信息处理,监测系统的硬件设计分为无线传感器模块、数据滤波模块、中央控制模块以及总线模块,采用无线传感器网络进行数据监测系统的网络设计,实现水下航道数据流的多路复用、数据帧检测和上位机通信传输。测试结果表明,设计的数据监测系统能实现航道水下数据的准确采集和传输控制,数据稳定输出性能较好。

基于无线传感网络的航道水下数据监测系统设计

目前使用的监测系统在监测航道水下数据时,容易受到外界因素影响,得到的数据准确性很差。基于无线传感网络设置了新的航道水下数据监测系统,分别从硬件和软件2个部分进行设计,硬件部分由参数节点、网关节点和指挥中心节点3部分组成,软件分为发送指令、数据监控和数据反馈3步,在工作时,需要考虑地理位置和时间。通过与传统监测系统的对比实验可知,给出的系统监测结果准确性高,工作人员可以根据所得数据清晰地分析出水下航道情况,航行过程更安全。

利用水下数据链进行对潜通信的研究

从信息化海战的特点出发，分析对潜通信的需求，在此基础上，提出了通过水下数据链将水上／水下的载人／无人平台链接成一体化作战网络的体系架构，并对水下数据链的技术体制和关键技术进行了分析研究。

基于电力载波的水下数据传输技术探究

海洋油气勘探中,水下生产系统尤为重要,会直接影响水下生产的稳定性、可靠性。水下控制系统在海底采油中要将数据信息实时上传给水上控制站,从而对水下生产状况实时监控。其中,电力载波技术在水下数据传输中发挥着重要作用,有助于信号在线路上传输发送。基于此,本文首先提出电力载波技术的含义,进而探究基于电力载波的水下数据传输技术应用。

水下无线电能传输系统数据采集与信息处理方法研究

针对水下无线电能传输系统的数据采集与信息处理开展了系统研究。对于水下的无线电能传输系统,考虑到了复杂多变的水下环境对电能和信息传输产生一定程度的影响。海洋环境会受到温度、压力等一些环境因素的扰动,因此水下电能传输的介质具有不确定性,会对电能发送端和电能接收端的电磁场耦合产生影响,影响到水下无线电能传输的稳定性,导致海水中的无线电能传输系统的传输功率和传输效率发生改变。为此需要对水下的海洋环境信息进行实时采集,并分析对水下无线电能传输系统的电路参数和传输效率产生的影响。搭建了基于多种传感器的信息搜集与处理系统从而实现实时海洋数据采集,有效解决了水下数据的获取问题,提高了数据采集和数据处理效率。研究了海水的相对磁导率、电导率以及相对介电常数等系统信息和能量传输的影响规律,重点分析了温度和压力对无线电能传输的影响。

水下方位/CTD数据记录仪硬件在环测试系统研究

为解决传统的纯软件仿真中存在的误差大、可靠性低等问题,将硬件在环测试技术应用到水下方位/CTD数据记录仪开发过程中。提出了在仿真系统中尽可能接入实物取代相应的数学模型的设计方法,将硬件系统搭建与LabVIEW图形化编程相结合,用于模拟传感器的参数和记录仪的采样过程,并通过参数的比对来验证记录仪工作的可靠性;通过抽取实际海试特征数据完善了仿真参数。研究结果表明,利用该方法可以使仿真结果最大限度地接近实际海况,且可以增加模拟测试系统的实用性和可靠性,也可用于仪器出厂前的全面功能测试。

大容量水下声学采集数据的高速远距离传输系统的研制

本文针对航空声呐要求远距离实时传输多通道水下声数据的实际需要，研制了一种利用Manchester码实现的高速数据传输系统。其误码率小于10(-7)，数据传输率为3Mb／S，最高可达13Mb／S，传输距离超过500米，并可用于1000米以上的远距离传输。该系统已成功地用于某型航空声呐的数据传输中，并可推广应用于其它需要远距离高速传输多种数据的场合。

多路水下声数据的一种高速低误码率传输方法

根据航空声呐实时传输多路水下声数据的需要，介绍了利用Ｍａｎｃｈ－ｅｓｔｅｒ码实现高速数据多路传输的方法。实验系统利用单片ＩＣ电路８２Ｃ５０１已获得工程实现，其误码率小于１０－７，数据传输速率为３Ｍｂ／ｓ，最高可达１３Ｍｂ／ｓ，传输距离超过５００ｍ。该系统已成功地应用于机载声呐的数据传输系统中，特别适用于传输电缆的体积和重量受到严格限制，且需要传输多种高速数据的场合。

水下剖面光谱原始数据异常值的判断方法

针对水下剖面光谱原始数据的物理特点和计算要求,应用截断点法对其异常值进行判断,并与另外两种较常用的异常值判断方法(三倍标准差法、P roSoft软件中的比值法)进行了比较。结果表明:(1)截断点法对光谱数据异常值具有较好的判断性能,异常值几乎都能被正确识别出来,且基本上无发生误判情况;(2)该法有效避免了参数选择判断的主观性;(3)该法的算法比较简单,便于计算机的编程处理。

基于不规则三角网的水下地形导航数据库构建方法的优化（英文）

采用规则格网模型构建地形导航数据库时,存在精度较低以及效率较低的问题。为了优化地形导航数据库构建方法,提出了一种基于不规则三角网的地形导航数据库构建方法。基于分割合并法对源数据点按经纬度坐标进行分割,分别求出每个数据块数据点的凸壳,然后依据改进的凸壳算法逐点加入非凸壳数据点形成子块三角网,用改进的三角网合并算法对相邻的凸壳子块进行合并,完成子三角网的优化合并形成完整的地形导航数据库。仿真结果表明基于不规则三角网的地形导航数据库构建方法具有效率高、精度高、分辨率可调整的优点。

水下声数据高速传输中的一种帧同步系统

在高速水下声数据的时分多路传输中,对帧同步系统的性能有特殊的要求。本文结合一种实用的多路水下声数据传输系统,对其帧同步系统设计作了详细介绍,并指出了实现快速帧同步和提高抗干扰能力的方法,给出了具体的实现方案。理论分析和实验结果都表明了该方法的可行性。

磁法探测水下目标数据去噪优化研究

对磁法探测水下目标数据进行去噪处理,可以提高地质探测的精度和效率。进行磁法探测水下目标数据去噪时,应获取磁法探测水下目标数据信号和周围介质间信号之间的特征差异,利用上述差异对目标数据信号进行重建,剔除了全部干扰噪声,但是传统方法将最大化RN分量与标准正态分布的对数似然完成目标数据去噪,无法辨别目标数据和周围介质间信号的特征差异,存在目标数据去噪误差大的问题。提出一种采用稀疏分解的磁法探测水下目标数据去噪方法。上述方法先融合稀疏分解的基本原理比较全部数据信号时域中的延迟性,依据频域幅值大于周围介质间信号幅值的特点,得到能体现两者之间显著差异的特征参数,利用反映水下目标数据信号主要结构的模态对信号进行部分重建,对磁法探测水下目标数据中的噪声进行去除。仿真结果表明,所提方法可以有效去除磁法探测水下目标中干扰噪声,为在水域进行磁法探测提供了科学依据。

基于GIS的水下地形矢量数据质量检查方法探讨

本文以南京长江河道的水下地形数据数字化为例,通过对数字化数据质量的检查,分析了影响数据质量的主要因素—拓扑错误,并设计了批量检查修改拓扑错误的算法。通过设计开发针对高程属性检查的数据质量检查软件,提高数据质量检查的效率,保证数字化水下地形数据的质量。

基于TerraSolid的水上水下一体化地形数据处理方法研究

水上水下一体化地形数据是利用船载多波束测深系统集成三维激光扫描系统,可以获取水底地形和岸边地形地貌点云数据,多波束测深系统具有高精度、高效率、高分辨率来真实反映水下地形起伏变化的特点,但其数据量巨大造成噪声数据处理较困难,影响生成水下地形模型的质量,本文通过激光点云处理软件TerraSolid对海量水下多波束数据和两岸地形数据中的噪声和非地形数据进行自动滤波和人工交互滤波处理,形成真实的水上水下一体化地形模型。

面向水下多源数据特征级融合方法

海洋环境复杂多变,单一水下传感器目标识别精度不能满足系统性能要求,并且水下数据噪声大、维度高,直接进行数据融合并不能得到较好的结果。为此,针对多场景水下多源试验数据,使用去噪自编码和多种降维方法进行多角度特征级融合。首先,使用去噪自编码器去除噪声、降低数据维度并且抽取出深层特征;然后,对深层特征使用数据层叠方法进行多源数据融合。融合方法包括主成分分析、独立分量分析和等度量映射。不同场景下对比试验表明该方法取得较好的分类结果,其中主成分分析取得较高目标识别率。

水下图像目标检测数据集及检测算法综述

水下目标检测技术是海洋探测的关键技术之一,具有重要的研究意义。本文首先对水下光学目标检测图像数据集进行了总结与分析,然后对近五年国内外50多项相关研究进展进行了阐述,分析了现有方法的贡献和局限性,以Faster RCNN和YOLOV3为基础模型对3种典型的提高目标检测性能的方法进行了实验,实验结果表明直接应用图像增强的方法不能有效提升检测精度,应用高分辨率网络可以明显提升目标检测性能。最后讨论了水下图像目标检测算法的潜在挑战和有待解决的问题,并提出了未来可能的研究方向。

水下分布式数据采集系统通信方式研究

水下分布式数据采集系统在海洋勘探中具有极为重要的作用,有线通信是目前水下分布式数据采集系统的主要通信方式。文章分析了目前水下无线通信方式的局限性,介绍了多种有线通信方式并进行比较,以期为水下分布式数据采集系统的通信方式提供多种参考方案。

GIS对传统水下地形测量数据管理的探讨

随着信息技术的飞速发展,传统的水下地形测量数据管理、分析方式越来越无法满足现代海洋测绘的发展需要,引入GIS技术势在必行。本文对此进行了探索,并以某港口为例,设计了一个简单的港口水深图管理系统,实现了对水下地形测量数据的查询、分析,为水下地形测量数据的深入应用和相关决策提供了可行的方案。

水下无人系统发展现状及其关键技术

水下无人系统是现代海军装备的重要组成部分,是海军装备中新概念、新技术应用最为广泛的领域。文章回顾了美国制定的水下无人系统发展规划,分析了美国水下无人系统体系化、集群化以及对新概念水下无人航行器探索的发展特点;简要叙述了俄罗斯、欧洲以及国内水下无人系统的发展现状,以及国内外存在的差距;最后,针对水下无人系统"自主性、互操作、数据链、多平台协同"等核心问题,指出了所应突破的技术关键。文中的研究将为我国多样化水下无人系统开发提供依据。

多波束测深系统在1∶2000水下测量中的应用分析

本文通过浑河(抚顺-沈阳段)1∶2000比例尺水下地形测量项目,在省内没有完整水下测量项目先例可以参考的情况下,对如何实施水下数据获取,如何确定最佳船速,采用多大波束入射角,既能保证精度又能提高测量效率进行了一系列的实验,得到了最可靠的数据,并总结了利用IMAGENEX DT101多波束测深仪进行水下地形测量的一些关键技术,为今后进行水下测量项目提供了借鉴的经验。