基于北斗通信的多参数锚碇浮标设计

利用我国自主研发的北斗通信系统,在参考地面气象观测系统的基础上,设计一种集成多种传感器的海洋气象水文浮标.以锚系浮标体为工作平台,建立海洋气象、海洋水文及海洋水质综合观测系统.在北斗卫星通信覆盖的海域范围内,实现定点、长期、连续、安全、准确地收集海洋气象、水文及水质数据资料,并将数据实时传输到岸基数据处理中心.     

海洋浮标管理信息系统的设计与实现

在通过分析海洋浮标数据特点的基础上,设计并实现一个海洋浮标管理信息系统。利用地理信息系统技术对浮标数据的空间性和时间性进行耦合,以统一的方式对空间数据和属性数据进行管理,在此基础上设计并实现海洋浮标管理信息系统。该系统可以实现了对浮标的多点、多路径、长时间序列的关联存储、条件检索和动态展现,通过将浮标总表与浮标分表相结合,实现浮标漂移路径的追踪。最后,通过应用实例证明了该系统的有效性与实用性。为海洋浮标资料的信息化管理提供有效的技术支持。     

基于CDMA无线网络的浮标数据通信系统

在海洋监测中,海洋仪器设备是人类认识海洋、开发利用海洋资源和保护海洋环境的重要技术手段。其中资料浮标是海洋监测的主要手段之一。随着CDMA技术的广泛应用,近年来也被应用到海上浮标的无线数据通讯中。相比之GSM、北斗等通讯方式,CDMA网络具有数据传输量大、成本低等优点。文中以Visual studio2005为工具开发了基于CDMA无线网络的浮标数据通信系统,浮标数据通信系统已在海上正常运行6个月。同时对接收到的数据和波浪骑士及其他仪器进行了对比,通过对比可以说明此系统稳定、可行,接收到的数据真实可靠。     

一种浮标通信天线的波束赋形设计

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施,它具有全天候、全天时稳定可靠地采集海洋环境资料的能力,并利用通信卫星把数据发送到陆地上的数据处理中心.卫星通信一般采用地球同步轨道上的静止卫星来实现,本文重点研究地球同步通信卫星作为浮标通信卫星时的天线赋形波束设计.     

基于水声信道的海洋环境信息数据同化方法研究

水声信道的仿真与海洋中各参数密切相关。海洋参数获取的准确性在很大程度上决定了水声信道仿真的准确性。海洋参数的获取是关系到水声特性和信号传播研究的重要物理量。海洋环境参数的获取有多种方法,例如,浮标直接观测或根据以往资料和经验进行预测等。数据同化技术可以对不同方式获取的信息进行同化,并将不同性质的数据进行有效组合,以提高海洋参数估计的精度。研究了基于海洋环境信息的数据同化方法,对浮标观测直接获得的海洋温度数据集利用数据同化方法进行改进。考虑到获取观测数据的难度,采用Argo实时数据中心提供的数据集。通过仿真模拟分析了同化后的海温与直接获得的观测数据之间的差异,对直接观测得到的海温进行了修正,给出了同化后的结果。结果表明,数据同化技术能够综合考虑不同观测手段中各观测要素的不确定性,通过考虑数据获取时的误差,可以精准地估计海洋温度,为海洋温度的准确获取提供了有力的数据支撑。     

基于铱星的浮标远程监测与数据传输系统

针对海洋定点垂直剖面监测系统,设计并实现了一种基于铱星的浮标远程监测与数据传输系统。它主要由带有WINCE5.0操作系统的AT91SAM9G20主控板和铱星通信终端组成。为了降低系统功耗以达到长期无人值守监测要求,采用基于STC12C5A60S2的浮标状态监测板代替主控板监测浮标、锚灯和电池的状态。三者通过串口通信实现数据的传输。     

基于北斗卫星系统的深远海GPS波浪浮标数据传输研究

国家海洋技术中心研制的GPS波浪浮标仅需一个GPS接收机,无需其他辅助传感器,其功耗低、尺寸小、布放方便、测量精度高、适用于大范围的对波浪进行精细化观测.为了解决GPS波浪浮标在深远海应用中的数据传输问题,通过对比Argos、铱星、北斗三种卫星系统的特点,该设备优先选用了基于北斗卫星系统的数据传输方式.对系统构成、硬件电路设计、测量原理及数据传输流程分别进行了详细阐述.通过实验室实验和现场海上试验,特别是GPS波浪浮标在遭遇台风等恶劣环境下仍能正常通信,验证了北斗卫星系统在深远海数据传输上的可行与可靠性.     

基于LabVIEW的海洋资料浮标测试系统设计与实现

为了提高海洋资料浮标主控系统功能和性能测试的效率和可靠性问题,提出了采用基于LabVIEW开发的集成测试系统;该系统由海洋传感器模拟器、北斗通讯机模拟器、数据分析器组成;具体介绍了传感器模拟器的结构模型和LabVIEW程序实现,讨论了数据分析器和北斗通讯机模拟器的作用和关键问题;实践表明,该测试系统开发周期短,灵活高效,为海洋资料浮标系统的功能和性能测试提供了一种切实有效的解决方案.     

基于海洋气象漂流浮标的动态测风技术研究

利用海洋气象漂流浮标对海洋风数据进行观测具有成本低、可抛弃性的优势。然而,海洋气象漂流浮标在海上动态观测环境中传感器倾角不断变化且改变速度不确定,引起了较大的测量误差。针对这一问题,搭建了模拟海洋动态环境的测风实验平台,选用FT742-SM型超声波测风传感器对风速风向数据进行测量,并利用欧拉角模型和四元数模型对测风传感器姿态变化时的三个倾角进行解算。通过多次实验数据对比分析,发现传感器俯仰角θ和横滚角γ对风速风向测量影响最大,进而提出了多变量拟合的方法对所测风速风向数据进行误差补偿,补偿后的数据准确性得到了较大的提升。最后,结合真风订正算法设计了漂流浮标测风算法总流程,为后续的海洋气象漂流浮标测风提供了很好的参考价值。     

应用于智能浮标的卫星通信定位系统设计

智能浮标是一种集剖面探测漂流Argo浮标和水下滑翔器Glider功能于一身的浮动观测平台,在不同工作模式切换下可以完成长时间大范围的纵向剖面测量、水平面的横向局部测量等多重任务。其中浮标的精确定位,以及浮标与岸站控制系统的双向数据传输功能是实现浮标"智能化"的关键。提出了一种基于铱星RF9523RG终端的卫星通信定位系统,能够实现智能浮标的快速定位、精密授时、全球稳定的双向数据通信等功能;同时针对海面复杂的信道环境引起信号不稳定导致数据丢包问题,提出面向海洋复杂环境的通信协议,实现了海面上高可靠的数据传输。经试验证明:该卫星通信定位系统能够实现大数据量实时数据通信、通信高可靠性,此系统的设计为深海浮标及其他无人探测设备提供了一种远程监测与数据传输的可行方案。     

Terminal control in sea observation systems with mobile platforms for data collection

The expediency of application of terminal control in sea observation systems is shown on the example of a system of profile measurements of the ocean environment constructed on the basis of controlled diving buoys, sea probes. The model of motion of a diving buoy with controlled buoyancy is given. The control law is synthesized according to basic ideas [1], as applied to the digital controller. A method of choosing the controller parameters is proposed, and an algorithm for program implementation of the synthesized control law is developed. It is shown that the constructed iterative algorithm of calculation of the control signal possesses the adaptability property. The results of simulation of control processes under the action of perturbations on the system and variation of the plant parameters are presented.     

基于无线传感器网络的微灌监控系统研究

根据农业灌溉中的实际需求,结合Zigbee无线传感器网络技术设计了一个由嵌入式测控终端和中央监控计算机组成的灌溉监控网络系统.首先对微灌系统进行了总体设计,给出了系统总体架构;其次设计开发了系统网络总节点和终端节点的软硬件;设计了终端监控软件及其操控平台,实现了对微灌的远程监控.并进行了系统实验,实验结果表明微灌监控系统满足农业灌溉需求,提高了农业灌溉的自动化水平.     

SZF波浪浮标双通信数据接收回放系统

该系统目的是作为SZF波浪浮标的上位机接收软件,采用Microsoft Visual Studio 2005作为软件平台,利用Visual C＋＋开发语言编写。上位机采用串口通信的方式分别通过GSM模块和数据接收机与浮标进行通信,实时接收浮标传送过来的数据,并且利用ADO数据库开发技术访问Access2007,实现对数据的保存。在实现波浪浮标数据实时显示与数据库存储同步进行的基础上添加了数据回放功能,可以主动索取存储在接收机上的波浪数据,并将其进行处理与转换。目前该数据通信软件已成功应用于有关的海洋工程部门单位,运行可靠。     

波浪浮标服务器端软件设计

传统采用VHF通信的波浪浮标系统需要架设岸站接收机,采用GPRS无线通信解决方案的波浪浮标系统可以省去岸站接收机的费用,并且性能更加稳定可靠。本文主要介绍了服务器端通信模块的设计、数据处理处理模块的设计。软件的编辑使用VisualC++6.0软件,通信模块的设计采用MFC封装的CSocket类,CSocket类派生于完全封装了WindowsSocketsAPI函数的CAsyncSocket类,采用CSocket类可以更加方便地编写网络应用程序。数据处理模块采用了MATLAB与VisualC++混合编程,利用MATLAB留有的动态链接库DLL外部接口可以很方便地将MATLAB功能嵌入到VisualC++的MFC工程中,利用MATLAB与VisualC++混合编程可以方便地进行海浪频谱分析。     

基于共享内存机制的控制系统模拟终端

介绍了一种基于共享内存进行数据通信的控制系统的模拟终端,重点阐述了数据通信的基本原理和模拟终端的软硬件设计和实现。该模拟终端的硬件平台采用计算机和PCI1730 I/O板卡组建,系统软件根据控制系统实际工作的通信机理,读取控制系统共享存储器中的数据,并对其进行处理、显示、存储。试验结果表明,该模拟终端可与控制系统之间实现共享存储器数据通信,达到了预期的目的。     

基于无线传感网络的水质在线移动监测系统

针对静态离线水质监测方法存在采样误差大、监测频次低、监测数据分散以及无法实时反馈水质状况的连续动态变化等问题,研发了基于无线传感网络的水质在线移动监测系统.该系统由水下监测器、浮标节点和可视化软件组成.水下监测器模仿金枪鱼外观设计,内部装备水质传感器(温度、pH、浊度和电导率等)用于获取水质参数信息;浮标节点采用太阳能供电方式,负责接收、处理、中继及转发来自多个水下监测器的数据;多个水下监测器之间,水下监测器与浮标节点之间采用170 MHz无线射频模块或水声通信,浮标节点与岸边基站采用ZigBee通信;可视化软件包括上位机与移动终端.本系统的实施解决了传统人工取样监测的局限性,实现水域任意点的水质在线监测.     

基于扰动观测器补偿的机械臂非奇异快速终端滑模控制

针对机械臂系统在实际应用中存在的建模误差及未知扰动问题, 设计了一种基于扰动观测器的改进型非 奇异快速终端滑模控制策略. 通过扰动观测器准确估计系统存在的总扰动, 并设计恰当的非线性增益函数使扰动观 测误差指数收敛, 实现了对控制器的前馈补偿. 考虑到终端滑模存在的奇异性问题, 结合扰动观测器设计了非奇异 快速终端滑模控制器, 在保证跟踪误差有限时间收敛的同时抑制了滑模控制固有的抖振现象. 同时在控制器设计过 程中, 用fal函数代替sig函数有利于削弱滑模控制抖振, 提高系统稳定性及跟踪精度. 最后, 利用MATLAB软件进行 实验仿真, 验证了所设计控制器的有效性.     

基于进程控制的企业终端管理系统

企业专用信息系统对终端环境安全及软件运行安全有着极高的要求,但现阶段多数企业在使用软件系统时几乎没有采取任何防范措施.为此综合分析了企业内部软件的应用特点,总结了信息安全需求,依据企业信息系统的常规运行模式,提出了一种基于网络进程控制的终端软件安全管理方案,实现了对企业信息系统的安全管理和控制.该方案结合进程控制技术实现了一种切实、有效的安全管理机制,杜绝了非法用户拷贝内部系统而造成的危害,提升了软件使用的安全性以及企业软件所在终端的安全性.     

基于嵌入式的无线通信网络远程终端控制系统设计

考虑到传统无线通信网络远程终端控制系统的功能和性能无法满足设计要求,提出了基于嵌入式的无线通信网络远程终端控制系统。基于设计无线通信网络远程终端控制系统总体架构,设计了嵌入式无线通信网络用户授权控制器和无线通信网络远程终端控制电路,完成系统硬件设计。在系统软件设计中,重构无线通信网络远程终端控制信号,通过小波变换设计无线通信网络远程终端控制算法,实现了无线通信网络的远程终端控制。测试结果表明,文中系统的功能满足设计要求,有效提高了控制中心的链路占有率,降低了冲突率,满足系统性能要求。     

配电网负荷测录系统的设计及在低压电网中的应用

配电网负荷测录系统以GSM网络为平台,实现了对配电台区负荷的实时监测和统计,为线损精细化管理提供了完整的数据平台。介绍了配电负荷测录系统架构、终端软硬件设计、数据服务器的功能设计,并结合低压电网试运营。实际运行表明该系统能可靠实现低压负荷的实时监测。系统的运行有助于低压配电网络台区优化,提高供电质量,优化网络运行。