基于Simulink的FMCA伺服系统建模与仿真

介绍了一种流速仪检定装置的结构组成和工作流程,并对其伺服系统的动力学特性进行了分析,建立了伺服系统的数学模型,给出了核心部件的选型依据。为满足检定装置的数据处理要求,运用Simulink仿真工具对伺服系统的加速特性进行了分析,建立了加速过程动态特性的仿真模型,得到了伺服系统在不同检定速度下的运动参数。仿真结果表明,在各检定速度下,被检仪器在匀速段内的数据更新次数均不少于4次,满足检定装置对采样数据量的要求,由此验证了系统结构设计和核心部件选型的合理性。

基于协同优化算法的流速仪检定系统设计

提出了一种小型轻便的流速仪检定系统的设计方案,并运用改进的多学科协同优化方法求解各学科设计变量的最优解;首先介绍了算法思想及改进措施,并根据系统设计要求建立了各学科的设计变量、目标函数和约束条件;其次,运用遗传算法求解各学科设计变量的最优解,并根据优化结果完善了系统的设计方案,同时运用计算机仿真等方法验证了优化结果的可行性;结果表明,优化后的检定系统满足流体力学效应、匀速运动时间、系统重量等设计要求,同时证明了协同优化算法解决多学科设计优化问题的有效性。

OS081H高频地波雷达系统海面风向反演实验研究

基于风向多波束法的思想,该文提出了一种新的多波束法实现方式—最小二乘多波束法,解决了传统实现方式可能存在的波束没有交点的问题。将此方法应用到高频地波雷达OS081H的风向反演中,并与实测数据进行了对比,表明该方法可有效地消除风向模糊。同时,通过与最大似然法的结果进行比较分析,并考虑了风速对风向反演的影响,结果发现,风速越大风向反演结果的相关性和精度越好。

基于ARM9和Linux的风暴潮监控系统设计

针对福建沿海地区平潭、霞浦两地存在发生风暴潮的危险,设计了基于ARM9和Linux的风暴潮监控系统。该系统主要是研究近海岸爬坡结算及可视化管理平台,该平台能够实时显示目标海堤视频信息,实时接收、处理堤前海浪波高、周期、波浪爬高、风速、风向、气压等海洋环境实时监测数据等,并能够对观测得到的近岸海浪在海堤上的爬坡视频流进行图像处理、几何校正、分析解算等。通过测试,该系统适用于两地,对其余存在风暴潮危险的地区亦适合推广。

嵌入式系统的小型自动气象站设计

随着社会进步,人们对周围气象信息的准确性和实时性提出了更高的要求,由于市场上的自动气象站价格较高,因而设计了基于嵌入式的小型自动气象站。系统以高性能的ARM Cortex-M3微控制器LPC1788为硬件核心,扩展了外围接口电路。以嵌入式实时操作系统μC/OS-II为软件平台,移植了μC/GUI图形用户界面,实现了数据的采集、处理、存储及显示等功能。通过3G模块与数据监控中心主机进行通信,实现了远程数据实时传输。经测试,系统具有体积小、成本低、功耗低、采集速度快等优点,在气象监测行业中具有广阔的应用前景。

干支流交汇水域建设电子警察系统的思考

针对干支流交汇水域通航环境复杂、安全监管难度大的状况,阐述了运用电子警察系统加强干支交汇水域交通安全管理的必要性,研究了水上电子警察系统功能扩展空间,分析了当前水上电子警察系统应用的制约因素,简要提出了规范船舶牌照设置、提高船舶自动抓拍技术等解决对策。

基于一阶谱信息的单站高频地波雷达风速提取

单站高频地波雷达反演风速通常需要利用二阶谱信息,但利用二阶谱信息进行风速反演的距离较小,不能满足远距离风速反演的需求。本文首先对高频地波雷达一阶谱与风速间的相关性进行了分析,在此基础上,基于一阶谱信息,利用极限学习机(ELM)方法对不同站点和不同频率的雷达获得的实测数据进行了风速反演。结果表明,利用极限学习机方法对实测数据获得的风速结果能够体现风速变化的趋势,两批数据反演结果的相关系数分别是0.46和0.42,均方根误差分别为1.93和1.89m/s。尽管其相关系数较低,但均方根误差可以接受,说明利用单站雷达一阶谱信息来进行风速反演是可行的。

高频地波雷达有效波高反演的改进模型

从高频地波雷达回波谱中反演有效波高的Barrick模型是工程中实用性较强的模型,为了进一步提高有效波高的反演精度,提出了改进的三参数模型,在模型中增加了调节参数,以提高模型的拟合程度。将改进模型应用到了高频地波雷达有效波高的反演中,并与浮标数据进行了比对,二者的相关系数和均方根误差分别为0.81和0.42m。同时,将改进模型与已有的模型进行了比较分析,结果表明所提出的改进模型对有效波高的反演结果较之已有模型有所改善。

江淮梅雨期极端对流微物理特征的双偏振雷达观测研究

为研究梅雨期极端对流系统的微物理特征,利用2013—2014年江淮梅雨期间南京溧水S波段双偏振雷达探测资料和地面自动站小时降水资料,统计分析了两类极端对流降水系统的微物理特征及差异。这两类极端对流系统的定义基于地面降水强度和雷达回波顶高,分别为所有对流中降水强度最强的1%(R类:小时降水强度>46.2 mm/h)和对流发展高度最高的1%(H类:20 dBz回波顶高>14.5 km)。结果显示这两类极端对流系统仅有30%的样本重合,显示了二者之间的弱相关性。对于相同的反射率因子Z_H,R类极端对流系统的近地面差分反射率因子Z_(DR)通常较H类极端对流小约0.2 dB,表明R类极端对流具有较小的平均粒径。结合双偏振雷达反演的粒子大小和相态分布显示,虽然两类极端对流都表现出海洋性对流降水特征,但R类极端对流较H类极端对流的总体雨滴粒径更小而数浓度更高,导致R类极端对流系统的地面降水更强。与R类极端对流系统相比,H类极端对流系统的上升运动更强,将更多的水汽和过冷水输送到0℃层以上,有利于形成更大的冰相粒子(如霰粒子等),并通过融化形成大雨滴。以上研究表明,梅雨期降水强度和对流发展深度并没有必然的联系,极端降水主要是中等高度的对流引起。

激光测风雷达探测数据评估及应用

为了评估激光测风雷达数据情况,进一步扩展激光测风雷达应用领域,文章利用2021年研制的一款激光测风雷达,分别与一部边界层风廓线雷达和350 m气象观测梯度塔开展同址观测,并进行数据一致性比对。文章介绍了激光测风雷达的原理和设计难点,对观测实验进行了简述;对数据进行了评估分析并得出结论;最后分析了应用个例。以期为激光测风雷达的应用奠定基础。

X波段雷达图像反演风场光流方法的改进

风是一种重要的海洋环境动力学要素,海洋风场信息可以从X波段雷达海杂波图像中提取。本文从高阶次波的频散关系、贝叶斯方法和求解光流方程的全局平滑约束技术等方面对现有的X波段雷达反演风场的光流方法进行了改进,并利用实测数据对反演结果进行了验证。结果表明,改进方法反演的风向和风速较之原方法的反演结果都有了显著改善,与实测结果符合更好。此外,改进方法的反演结果能够很好地反映近岸风向和风速的整体变化趋势。

基于EOS-ELM的高频地波雷达有效波高反演

高频地波雷达(HFSWR)海面回波谱中包含海态信息,通常基于一阶谱和二阶谱特征信息分别建立拟合模型来反演有效波高,但是单独利用一阶和二阶谱信息来反演波高,会分别存在一阶谱能量饱和和二阶谱信噪比低的问题。本文基于集成在线顺序极限学习机(EOS-ELM)的方法,利用高频地波雷达数据,综合考虑一阶谱和二阶谱的特征信息来进行有效波高的反演。学习机能够有效选择一阶谱和二阶谱信息,使结果达到最优化,从而提高有效波高的反演精度。针对低海况的数据,本文通过分析确定波高分类阈值,将数据分段进行波高反演,进一步提高了波高反演的精度。

一种新的基于形态学和模板匹配的车牌识别方法

信息技术的发展极大地推动了智能交通的进程,研究实现实时、准确、高效的车牌识别系统,是当前智能交通领域的重要挑战之一。针对传统车牌定位和识别方法存在的不足,研究提出一种车牌定位识别的新方法：首先通过新的形态处理和窗口搜索,解决定位错误或出现多个候选区域和在复杂背景下可能出现漏检车牌的问题,找出类似的车牌区,并根据车牌的长宽比去除假车牌区,来进行车牌准确定位;然后结合模板匹配新的匹配算法,来进行车牌字符识别。实验结果表明：相比其他算法该算法实现简单;不需要很多样本进行训练;定位精度较高;反应时间较快,小于4s;能够较好的解决定位失败和车牌漏检的问题,基本满足实时性的要求。

海流计的发展现状及其应用

为解决海流计在实际应用中存在的部分专业术语不规范、译名不统一和归类有差异等问题,促进海洋观测仪器的发展和应用,文章参照相关标准规范、权威专著和专业文献等资料,根据海流计的工作原理和使用性质,结合业界实践经验,系统梳理各类型海流计的命名、分类、适用范围、特点和发展方向等内容。研究结果表明:海流计可定义为"一种用于测量海水流速和流向的仪器",根据工作原理主要分为机械式海流计、电磁海流计、声学海流计和其他海流计4个大类,不同类型的海流计各具特性;其中,机械式海流计主要包括厄克曼海流计、印刷海流计、照相型海流计、磁录式海流计、遥测海流计和直读式海流计,电磁海流计主要包括地磁场电磁海流计和人造磁场电磁海流计,声学海流计主要包括声学多普勒流速剖面仪、声学多普勒海流单点测量仪、声学多普勒流速仪和时差式声学海流计,其他海流计主要包括激光多普勒测速仪、电阻式海流计、应变片海流计、倾斜式海流计、粒子图像测速仪和海洋湍流剖面仪。

基于STM32微控制器的无人艇测控装置设计

无人艇的核心是其内部进行信息采集与设备控制的综合测控装置,其功能与性能的优劣将直接影响到无人艇的稳定性与智能程度。所设计的无人艇测控装置以高性能的ARM Cortex-M4内核的STM32F407ZET6微控制器为核心,扩展了外围接口电路,实现各传感通信设备的高效集成;以μC/OS-Ⅱ实时操作系统为嵌入式软件平台,高效完成了数据采集、信息交互、数据存储、电机控制、自主航行、状态监测等各类任务。经测试,该装置通过无线传输设备与岸基上位机系统进行通信,可有效完成无人艇航行过程中的信息采集、处理、运动控制与数据交互等多种任务,在无人水面航行器领域具有广泛的应用价值。

数字化高频地波雷达海态信息提取试验研究

利用数字化高频地波雷达系统,通过对盐城滨海海域的雷达回波数据进行分析,并将得到的海态结果与浮标实测的数据进行了比对,结果表明数字化高频地波雷达系统可以高精度地提取海流信息,同时也可以有效地提取高海况下的风速风向和浪高信息。

走航式ADCP船载适装结构和工艺研究

针对船载安装工艺对走航式ADCP应用中的测量效果影响,从理论分析入手,研究了影响ADCP探测精度的各种因素,阐明了使用透声板结构的必要性,提出了ADCP安装舱的设计要点和走航式ADCP的船载适装工艺,安装实践验证了方案的正确性,为ADCP实际安装提供了参考和依据。

基于SECH模型的高频地波雷达风场反演结果分析

基于多波束风向反演算法和经验模型风速反演算法,从实测的高频地波雷达数据中反演风向和风速,并和固定点的浮标数据进行比对。在风向的比对过程中分别采用SECH模型和COS模型,平均误差分别为32°和40°,在排除风速小于5 m/s的数据点后两模型对应的误差分别降低到20°和30°。该结果表明,基于SECH模型的风向反演结果要优于COS模型,并且在大风速的条件下地波风向的反演精度相对要高。对地波的风速反演结果和浮标测量结果进行了比对,平均误差在2.5 m/s左右。

基于卫星的AIS在航海领域中应用

一、背景随着经济快速发展、信息化手段的不断提升,船舶交通管理系统(VTS)需要不断增强系统信息获取以及信息综合处理与应用的手段和能力,以满足用户对安全、高效、便捷VTS的强烈需求。国际海事组织(IMO)、国际航标协会(IALA)、国际电信联盟(ITU)等组织于21世纪初着手于各个数字通信系统的研究,主要目的是实现船舶避碰,降低海上交通事故率,海巡艇可及时地实施救助。

基于ARM9的自动气象站控制模块设计

设计了一种基于ARM9的自动气象站控制模块。介绍了以AT91SAM9G35-CU芯片结合G070Y2-L01工业液晶屏的硬件电路设计,移植了嵌入式Linux系统作为控制模块的操作系统,介绍了具体的移植步骤。同时应用Qt编程工具设计了用户UI界面和稳定可靠的多线程应用程序。实验结果表明,该自动气象站控制模块工作稳定,可靠性高,可满足人性化的界面设计需求。