气象海洋环境对护航编队作战效能影响指标体系研究

为更进一步挖掘气象海洋保障能力对护航辅助作用,提升护航编队作战效能。论文通过对护航行动气象海洋保障能力的总结分析,完成了气象海洋环境对护航编队作战效能影响指标体系的构建、指标的量化分析和综合指标的评判,初步开发了气象海洋对护航编队作战效能影响评估系统框架。个例分析证明了气象海洋对护航作战效能影响评估系统量化公式的有效性和评估结果的可行性,为气象海洋保障力量提升护航作战能力做了初步的实践运用。

数据激增背景下的海洋卫星地面应用系统建设分析

为解决当前海洋卫星地面应用系统在数据激增背景下准备不足、运行效率不高、普适化应用不够等问题,本文分别从接收、处理、存储和分发4个方面系统总结了各分系统技术发展现状及趋势,分析了国内地面应用系统存在的部分短板,提出加快接收站全球化布局、提前预留天线接收余量、完善国产软件图像处理功能、针对性地制定数据存储和分发策略等观点;指出地面应用系统未来优化的重难点主要在数据处理端,丰富完善算法/模型库、提升对海量遥感图像的解译速度、构建去专业化的遥感图像处理平台应是下一步工作的重点。本文可为海洋卫星地面应用系统优化设计提供参考。

海洋表层-次表层反演与重构方法概述

飞速发展的卫星遥感技术为海洋学研究提供了具有较高时空分辨率的表层资料,而海洋表层信息实际上反映了海洋内部状态。此研究总结了海洋表层—次表层反演与重构方法,将其归类为模式同化方法、统计重构方法以及表面强迫准地转(SQG,Surface Quasi-Geostrophic)方法,并对其各自的优缺点进行了论述,旨在为海洋信息反演与资料同化和融合工作提供一定的参考。

UUV攻势布雷海洋环境风险评估及方案优选

[目的]构建海洋环境对无人水下航行器(UUV)攻势布雷作战性能影响的定量评估模型,并形成量化评估结果。[方法]首先,研究UUV攻势布雷海洋环境风险评估属性,提出基于模糊层次分析法和熵权法复合权重的理想解排序和集对分析思想的优选模型;然后,对UUV使用现状和海洋环境影响进行分析,参考传统和无人攻势布雷作战效能的主要评估指标,构建UUV攻势布雷海洋环境风险性指标;最后,根据海洋环境对UUV系统影响研究的现有成果,构建风险性指标量化模型。通过仿真试验对想定的UUV攻势布雷时次进行海洋环境风险方案优选,验证本文方法和模型的可行性。[结果]UUV攻势布雷按行动阶段进行海洋环境风险性指标的拆解较为有效,构建的海洋环境风险性指标量化模型较为科学。[结论]复合权重动态偏好系数兼顾决策权威性和数据客观性,集对分析思想系统地考虑了统一与对立因素对方案选择的影响。

100 km传输光纤水听器系统低频噪声自适应消除技术

首次引入自适应递归最小二乘法(RLS)抑制100 km传输光纤水听器系统低频(0~500Hz)本底噪声,并与直接相减法(DS)作比较。结果表明:DS基本噪声抑制作用不佳;RLS自适应消除法对系统噪声具有明显抑制作用,可达16 dB@40 Hz,20 dB@100 Hz,15 dB@200 Hz,18 dB@300 Hz,13 dB@400 Hz。经RLS自适应噪声抑制后,系统在350 Hz以上的噪声稳定在-95 dB,与高频部分噪声水平相当;RLS自适应消除可以在噪声抑制的同时,完整保留传感探头中的有用信号。

基于FAHP—正态云理论的海洋试验水池业务能力综合评估模型研究

海洋试验水池造价格高昂,设计使用寿命长。定期对其开展业务能力评估,有针对性地开展水池维修保养和升级改造,可以有效保持水池的先进性和可用性。本文通过考虑人脑活动的模糊性,设计了一个基于模糊层次分析法(FAHP)—正态云(Cloud)理论的海洋试验水池业务能力综合评估模型框架,并通过详细分析海洋试验水池业务能力,实现评估指标体系和评估模型的构造。最后,使用仿真实验验证了该方法的可行性和有效性,为更加经济高效地利用水池开展海洋研究实验提供了新的思路和方法。

大型试验水池机电设备建设技术

为解决大型试验水池机电设备建设过程中,作为建设主体的建设单位,存在技术把关能力不足易造成质量缺陷、设备互相干扰、土建与设备配合不紧密、建设进度滞后等问题,重点阐述了机电设备建设过程中各个环节的注意事项,得出通过设立技术支撑机构、引入相关专业力量,明确具体工作职责,可以提高建设单位技术管理水平,提高项目管理、技术监督过程控制的质效的结论。

海底控制点水声定位测距误差的近似数学表达式

针对水声定位声线跟踪法计算换能器到应答器斜距值测距误差规律难以把握的问题,研究了测距误差的近似数学表达式。首先分析了控制点定位声速不确定性引起的测距误差机理;其次基于声速剖面和传播时间的线性理论(ST定理)推导了测距误差的近似数学表达式,并分析了使用harmonic平均声速代替有效声速对测距误差数学表达式结果的影响。仿真试验结果表明,该数学表达式对测距误差估值的绝对误差随斜距值(或初始入射角)的增大而增大,在水深为3000 m,初始入射角在80°以内时,估值的绝对误差在1 cm以内,当初始入射角达到86°左右时,估值的绝对误差约7 cm,为水下静态目标定位以及水下载体动态导航定位中的声速误差修正问题提供了新的解决思路。

基于URANS模型的槽道侧推器水动力性能数值计算方法

对于侧推器的研究常采用模型试验和公式推导的方法,这些方法对于侧推器的设计研究成本较高,且无法获得槽道内的精细流场。在CFD计算中,采用MRF方法计算误差较大,为此,对照1308和1308-B槽道侧推器试验,采用全流域结构网格的URANS模型对试验进行了仿真计算,探究了边界条件、计算域、结构网格密度和时间步长对计算结果的影响,并最终确定一套计算方法对试验结果进行了验证,发现数值计算结果与试验的吻合度较高。误差在6%以内。在此基础上对不同叶片数的1308和1308-B槽道侧推器不同螺距比下的水动力和流场特性做了计算分析。

浮动核电站仪控系统纵深防御与多样性设计分析

随着核电技术的发展,数字化控制系统在核电站的广泛应用带来的潜在共因故障可能导致系统失效。浮动核电站仪控系统主要由满足独立性要求的安全级和非安全级控制系统组成,通过控制系统防御层、紧急停堆系统防御层、专设安全设施驱动系统防御层以及监测和显示系统防御层的纵深防御设计,形成针对核事故的多层次防御,各个防御层通过实体分隔和电气隔离实现功能独立,并利用多样性设计方法,有效提高系统应对共因故障的能力,从而保证设备和人员的安全。

信息熵和HQ准则在最大Lyapunov指数计算中的应用

最大Lyapunov指数是判断时间序列是否为混沌的一个重要判据,目前应用比较广泛的是小数据量法。将信息熵和HQ准则应用在最大Lyapunov指数的算法中,改进了小数据量法。信息熵优化了相空间重构参数,克服了独立求解重构参数的不足;利用HQ准则确定邻近点个数增加了计算时的精度。仿真实验表明该改进的小数据量法在计算最大Lyapunov时具有良好的准确性,对噪声具有良好的鲁棒性。

水下滑翔机布放回收技术研究现状和趋势

水下滑翔机安全快速的布放回收是水下滑翔机稳健高效执行任务的基础。为水下滑翔机配备安全可靠的布放回收系统是水下滑翔机大规模部署和应用的前提。文章搜集整理国内外水下滑翔机布放回收技术,包括直接吊放式、托架式、滑轨式、牵引绳式、水面无人船/遥控潜水器(ROV)辅助回收式等以及几种方法优势组合,结合不同型号滑翔机详细展开分析不同布放回收技术的优缺点,总结水下滑翔机布放回收的难点和关键技术及引申的科学研究问题,并探讨未来水下滑翔机布放回收的发展趋势。分析结果可为研究和设计安全快速、智能自主的水下滑翔机布放回收系统提供思路,具有一定参考价值。

用辐射传输方程改进算法反演LandSAT8海表温度的效果检验和适用条件分析

为检验辐射传输方程改进算法推广用于反演LandSAT8海表温度(SST)的可行性及适用条件,本研究在修订算法部分参数的基础上,分别反演出算法改进前后的LandSAT8 SST并进行比较。MODIS SST验证表明改进算法对大气透过率偏差和SST偏差均有明显改善,除2019-08-21图像外,其他3景图像SST偏差在0.5℃左右;浮标SST验证表明改进算法在近岸海域对SST偏差改善效果同样显著,其平均偏差bias和均方根误差rmse分别减少到0.14、0.18℃,基本可以忽略不计;进一步研究发现,改进算法SST反演精度与研究海域大气透过率分布均匀程度呈显著的正相关关系,R^(2)[bias(SST)]=0.9207,R^(2)[rmse(SST)]=0.9340。使用改进算法遥感监测电厂温排水:嵩屿电厂表层海水温升羽流不明显;而后石电厂表层温升现象最显著,温升幅度和扩散影响范围最大,在其排水口附近存在稳定的高温水体(温升>3℃);晋江电厂表层温升羽流呈扇形分布,流轴短,主要集中在排水口附近。

用HJ-1B IRS数据反演海表温度的2种辐射传输方程改进算法

针对使用NCEP再分析数据和辐射传输方程法反演SST出现偏差较大的问题,以HJ-1B SST反演为例,从修正大气透过率入手,提出中心点算法和均值点算法2种辐射传输方程改进算法。2种改进算法对大气透过率偏差和HJ SST反演偏差均有明显改善,反演的HJ SST与MODIS SST均呈现显著的一致性。MODIS SST验证表明2种改进算法的平均偏差和均方差在0.5℃左右;浮标SST验证表明均值点算法的反演精度较高,其平均偏差为0.55℃,而中心点算法的为0.81℃。

ADCP检定水池物理尺寸探讨

为满足当前ADCP计量检定的迫切需求,根据ADCP在水池拖车试验检定时,换能器发射声波的主瓣、旁瓣与检定水池池壁、池底形成的几何关系,推导出了抑制旁瓣、不抑制旁瓣时检定水池的尺寸需求。以市场占有率最高的ADCP产品为研究对象,计算得出了不同工作频率ADCP对检定水池宽度和深度的理论值。导出的公式,进一步完善了ADCP计量检定的理论基础,为ADCP在室内可控环境下的检定规范制定及检定平台设施建设提供参考与借鉴。

基于插值短时分数阶傅里叶变换-变权拟合的线性调频信号参数估计

针对低信噪比下线性调频(LFM)信号参数估计精度不高的问题,提出一种基于Rife插值短时分数阶傅里叶变换(STFRFT)-变权拟合(VWSF)方法。该方法利用STFRFT提高LFM信号的聚集性,实现对LFM信号瞬时频率的高精度估计,并通过VWSF进一步提高信号初始频率和调频率的估计精度。推导得到了初始频率和调频率估计的克拉美-罗限(CRLB),分析了信号时长、滑窗次数等因素对CRLB的影响。仿真实验及海试结果表明,相比于传统基于短时傅里叶变换的估计方法,Rife插值STFRFT-VWSF方法具有更高的LFM信号参数估计精度。

基于非迭代海-气通量算法的蒸发波导预测模型研究

蒸发波导易发生在海洋等水体之上.为了深入研究蒸发波导预测模型的诊断预报技术,本研究依据目前最新的非迭代海-气通量算法,建立了非迭代通量算法蒸发波导预测模型-NEW模型,进而对新模型进行了敏感性试验,且用我国近海试验数据进行了检验.最后将NEW模型与目前使用广泛、效果较好的4种蒸发波导模型(即P-J模型、Babin模型、NPS模型和伪折射率模型)进行了对比分析,得到了不同模型蒸发波导高度随气象海洋要素变化的规律,结果表明非迭代通量算法模型与传统模型对不同海洋气象要素的敏感性响应是一致的.不稳定层结条件下NEW模型对蒸发波导的诊断结果接近于Babin模型和NPS模型,而稳定条件下略高于NPS模型.试验表明NEW模型可以有效地诊断预报蒸发波导.本研究系统阐述了非迭代通量算法模型的建立和适用情况,为蒸发波导预测诊断算法的更新和模型发展提出了新的思路.

冬季与北大西洋涛动相关Rossby波列传播特征及对下游气候的影响

利用再分析数据,以在北半球冬季与北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)相关的向下游传播的准定常波列在欧洲地区是否发生反射为标准,将1957/1958年至2001/2002年这45个冬季分为高纬型和低纬型两类冬季,分别简称为在H型和L型冬季。在H(L)型冬季,和NAO相联系的向下游传播的Rossby波列主要沿高纬度(低纬度)路径传播。对比了在两种类型冬季NAO与同期大气环流、近地面温度(Surface Air Temperature,SAT)、海表面温度(Sea Surface Tempertaure,SST)和降水的关系。结果表明:大气环流方面,在H型冬季,300 hPa位势高度异常在西-西伯利亚和中-西伯利亚西部与NAO呈现正相关,而在L型冬季300 hPa位势高度异常在亚洲东海岸(约40°N)和北太平洋呈现正相关,在H型冬季与NAO相关的经向风异常在中纬度形成波列,而在L型冬季与NAO相关的经向风异常在副热带形成波列;SAT方面,在H型冬季SAT异常在欧亚大陆腹地高纬度地区与NAO呈现正相关,而在L型冬季与NAO相关的SAT异常在欧亚大陆腹地的高纬度地区相对较弱,但NAO造成的SAT异常可以扩展到亚洲东北部;降水方面,H型冬季与L型冬季主要区别在中国南方,在H型冬季降水异常与NAO的关系相对较弱,而在L型冬季降水异常与NAO呈现正相关关系;SST方面,同期SST异常在北大西洋中纬度海域与NAO呈现正相关,而在L型冬季与NAO相关的SST异常在北大西洋中纬度地区相对较弱,在北大西洋北部和南部较强。总体而言,在H型和L型冬季,NAO具有不同下游影响。

无人潜航器总体性能评估试验需求研究

为有效提高无人潜航器(UUV)水池总体性能评估试验能力,以国内三大UUV重点实验室试验水池尺度及设施配置情况为基础,结合UUV原理和结构组成,分析了UUV水池总体性能评估具体试验需求。通过分析UUV试验水池体量特点和水池设施配置需求,总结了9项UUV水池性能评估试验需求。为下一步水池规划建设和开展各项UUV水池试验提供借鉴和参考。

海流观测方法发展及应用

文章针对海流观测分类及命名在实际应用中存在部分专业术语使用不规范、分类不统一等问题,参考国家标准、行业规范和相关文献资料,结合观测原理、发展应用、优缺点和典型设备,按照漂浮法测流、定点测流、走航测流和表层遥感测流四大类,对海流观测方法进行梳理和分析,为业界提供借鉴和参考。