面向海洋观测与模式数据的客户端软件设计与实现

针对面向海洋观测与模式数据的客户端软件开发工作量大和通用性低的问题,结合传感器观测数据和模式数据的特点,提出了面向海洋观测与模式数据的客户端软件设计模型,通过原型系统验证了模型设计的有效性。该设计模型对于海洋观测与模式数据客户端软件的高效率开发具有重要作用。     

面向海洋综合观测的一种新型安全警戒浮标

面向未来海洋综合观测网络的建设需求,本文提出一种新型安全警戒浮标方案,介绍了其结构组成、关键系统及设计特点,并针对浮标的工作模式框架进行了分析.该警戒浮标立足于国家海域管理和海洋防务能力的建设,为未来海洋立体化监测的建设提供参考.     

面向海洋传感与探测的光纤传感器研究进展

调研了近几年光纤传感器在海洋探测方面的研究进展,主要包括测量海水温度、压力、盐度、叶绿素、pH值和溶解氧的相关光纤传感器以及光纤水听器。简要介绍了光纤传感器的基本原理、结构及性能,同时跟踪了国内外相关的最新研究进展,并与传统的测量方法进行了比较,分析得出光纤传感器是对现有传统海洋探测器的重要补充,并在一些探测领域具有独特的优势。文章最后,探讨了光纤传感技术的未来发展趋势,认为在海洋温度、压力、叶绿素、水听器等领域可能会率先突破技术瓶颈并实现商用,同时提出了未来海洋光纤探测技术新的研究方向。     

面向海洋信息管理的轻量级CA 的设计与实现

面向海洋信息管理的需求,基于J2EE平台,使用Bouncy Castle提供的加密算法与工具,遵从PKI(Public Key Infrastructure,公钥基础设施)相关标准,实现了一个适用于中小型海洋信息管理系统的轻量级数字证书认证机构(CA,Certificate Authority)。该CA提供了适用于中小型海洋信息管理系统的数据存储与传输加密功能,为通过网络实现高效的海洋科研数据收集与共享管理提供了技术上的安全保障。     

面向海洋领域的环境数据管理模型的设计与研究

在信息技术飞速发展的当代,如何对高精度、多维度、多源异构的海洋环境数据进行有序管理和高效应用是一项重点和难点。通过采用特定领域建模(DSM)技术,设计面向海洋领域的环境数据管理模型,论述其数据对象抽象和元模型构建过程,并开发了应用系统实例,验证了模型的有效性,在实现海洋环境数据与具体业务逻辑的松散耦合的基础上,解决了基于数据库的传统设计模式在管理多源、异构、多模态的海洋环境数据时遇到的效率低下、灵活性差和扩展性不足等问题,提高了海洋环境数据的管理效率和服务能力。     

中国海洋微塑料污染的研究现状与展望

塑料垃圾通过各种途径进入海洋,海洋塑料污染已成为全球性环境问题。本文系统总结了国内外塑料污染的研究历程与现状,发现直接或者间接来源的微塑料在环境中广泛积累,呈全球化分布趋势;重点探讨了我国微塑料的来源、分布以及污染形势和生态影响,发现我国微塑料污染形势严峻,覆盖范围广泛,甚至涉及食品安全领域。塑料的生物降解是受到高度关注的研究领域,本文通过对微塑料的生物降解途径的归纳,总结了塑料降解的过程、生物种类以及相关的降解酶等,以期为海洋微塑料污染的治理提供启示。目前微塑料污染已经引起世界各国的广泛关注,但对海洋环境中微塑料的鉴定以及污染物消除技术等研究极少,迫切需要开展相关研究工作。     

HY-2 扫描辐射计风速数据产品与平台基观测数据的比较研究

基于南海北部PY30-1平台上2012年2月至9月测风仪观测的风速数据,开展了HY-2扫描辐射计风速数据比较研究。选取时空匹配窗口为5 min和25 km,利用HY-2扫描辐射计RM 100,70和35 km分辨率3种风速数据,分别与平台观测数据进行了比较。比较结果表明:在南海北部海域,HY-2扫描辐射计100 km分辨率风速和平台观测风速的均方根偏差为3.86 m/s;70 km分辨率风速和平台观测风速的均方根偏差为10.52 m/s;35 km分辨率风速和平台观测风速的均方根偏差为5.54 m/s。还进一步比较了有雨和无雨两种情况下HY-2扫描辐射计和平台数据的偏差,结果表明:有雨和无雨条件下都是100 km分辨率的数据偏差最小。这为在我国南海北部海域应用HY-2扫描辐射计的风速数据产品的选择提供了依据。     

基于水下滑翔机平台的海洋声学探测技术发展现状与展望

水下滑翔机作为一种新型海洋监测平台,具有大航程、长时序、高隐蔽性、低成本及通用性强的特点,是用于水下移动目标探测、海洋水文环境精细化测量的优势平台,在海洋勘测与探测、国家海洋安全、海洋环境监测体系建设中发挥着重要作用.详细梳理了基于水下滑翔机平台的海洋声学探测技术的国内外研究进展现状,展望了推动海洋声学探测未来发展的关...     

TLP平台锚泊系统和锚固基础的发展状况

我国是海洋石油资源比较丰富的国家,尤其是我国的南海海域,更有"第二个波斯湾"的美誉.     

能源安全的海洋地质灾害研究发展与展望

当前国际形势复杂多变直接导致了全球能源供应、能源安全和社会经济分配不均衡等问题日益突出,开发利用海洋新型能源成为世界各国能源战略转型的重要途径,以及实施可持续发展战略的重要方向。海洋地质灾害是制约海洋经济发展的重要因素之一,而我国是海洋地质灾害十分严重的少数几个国家之一。本文在梳理海洋新型能源开发特性及其面临的地质灾害风险的基础上,总结了海洋地质灾害调查与研究学科发展和技术方法最新进展,提出了新时代陆海统筹背景下我国海洋地质灾害风险研究方向的展望,可为增强能源供应链安全和稳定、实现我国能源高质量发展、建成现代能源体系提供参考。     

基于海洋机器人的科学观测与实验系统研究现状与展望

海洋机器人具有观测范围大、作业灵活、机动性好、可控性强等突出优点,在海洋科学观测与海洋科学实验中发挥了重要作用,促进了物理海洋和海洋生物地球化学的发展。为阐明海洋机器人在海洋科学观测和实验中的应用情况,以水下滑翔机、自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）和无人帆船3种典型的观测型海洋机器人为例介绍了海洋机器人在海洋科学观测中的应用现状;以原位采样与固定、原位培养与分析海洋机器人为例介绍了海洋机器人在海洋科学实验中的应用现状;最后结合未来海洋科学研究需求,从需求牵引的角度对基于机器人的科学观测与实验系统的发展趋势进行了展望。     

混合驱动自主潜航器续航能力分析

混合驱动自主潜航器融合了自主潜航器机动灵活和水下滑翔机续航能力强的优点,针对自身携带能源有限的问题,对在两种工作模式下如何实现最大航行距离进行了研究.从航行过程中的能源消耗入手,得出航行距离与速度、电子设备功率等的关系,通过理论分析和仿真手段得出最大续航能力的实现方法.在螺旋桨驱动模式下,当以经济航速航行时,可以达到最大航行距离;在浮力驱动模式下,当以最大滑翔效率航行时,水平方向上的滑翔距离最大,并且水平方向上的滑翔距离随着剖面深度的增大而增大,当剖面深度大到一定程度之后,最大滑翔距离趋于恒定.该研究方法可为类似水下航行器电源管理系统的能源分配提供参考,也可为航行器外形的设计和传感器的选型提供理论指导.     

小型水下自航行器自沉浮装置设计与研究

文中对水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)的自沉浮装置进行了详细设计与研究。通过对已有的自沉浮装置方案进行对比研究,设计了以高压气体吹除压载水舱的新型自沉浮装置,该装置具有结构简单、可靠性高和可维护性好的特点,并可实现模块化设计。最后,对装置的主要设计参数进行了计算与优化。     

AUV总体概念设计中的多学科和多目标优化研究

针对水下自主式航行器(AUV)在总体概念设计阶段的多学科和多目标优化问题进行了研究。基于MDO的概念将AUV的设计要求分解为系统控制层和5个子系统,考虑了有效负载长度和总质量两个目标函数。采用多学科可行解方法(MDF)和多目标遗传算法(MOGA)给出了多学科的Pareto最优解,并且和经典的多目标方法进了比较。     

Maneuvering modeling and simulation of AUV dynamic systems with Euler-Rodriguez quaternion method

The purpose of this study is to develop maneuvering models and systems of a simulator to improve the motion performance of autonomous underwater vehicles (AUVs) at the preliminary design stages in advance. The AUVs simulation systems based on the standard submarine equations of motion in six-degree-of-freedom (6-DOF) integrated with the Euler-Rodriguez quaternion method for representing singularity-free AUV attitude and time-saving calculation, and with a nonlinear control model for maneuvering and depth control simulations, time-marching in the fourth-order Runge-Kutta scheme. For validation of the simulation codes, results of the ISiMI AUV open-loop tests including turning test and zigzag test as well as an AUV simulator on the basis of Euler-angle method were used to compare with the quaternion-based AUV simulator. The computational results from the proposed simulator agree well with those from both the ISiMI AUV experiments and the Euler-angle based simulations. Additionally, a new maneuvering procedure, namely "put-out" was implemented to test directional stability for a large-scale AUV in the proposed AUV simulator that can be considered for vehicles in space as well as in constrained planes.     

Stability Analysis on Speed Control System of Autonomous Underwater Vehicle

The stability of the motion control system is one of the decisive factors of the control quality for Autonomous Underwater Vehicle (AUV).The divergence of control,which the unstable system may be brought about,is fatal to the operation of AUV.The stability analysis of the PD and S-surface speed controllers based on the Lyapunov' s direct method is proposed in this paper.After decoupling the six degree-of-freedom (DOF) motions of the AUV,the axial dynamic behavior is discussed and the condition is deduced,in which the parameters selection within stability domain can guarantee the system asymptotically stable.The experimental results in a tank and on the sea have successfully verified the algorithm reliability,which can be served as a good reference for analyzing other AUV nonlinear control systems.     

基于水下自主航行器（AUV）的神狐峡谷谷底块体搬运沉积特征及其对深水峡谷物质输运过程的指示

海底峡谷是陆源物质向深海运移的重要通道。对于远离陆地的海底峡谷,通常认为浊流是物质搬运的主要营力。受限于探测精度和复杂作业环境影响,使用常规地球物理资料对深水海底峡谷尤其是对谷底沉积体的形态和结构特征的刻画不够精细。基于水下自主航行器（AUV, Autonomous Underwater Vehicle）采集的高分辨率多波束、旁扫声呐和浅地层剖面资料,对神狐峡谷群中的一条峡谷的谷底表面及部分浅部地层的沉积特征进行了分析。结果表明,峡谷谷底浅部地层并不像它平滑的表面那么简单,而是由大量内部杂乱弱反射、厚度在8.4 m及以下的块体搬运沉积体组成。峡谷中下游块体搬运沉积体大都沿峡谷走向整体呈条带状展布,不是直接来源于相邻的峡谷脊部。研究认为在特定沉积环境下（例如高海平面时期）,陆坡限定性峡谷谷底的块体搬运沉积过程的重复进行是峡谷谷底物质输运的重要途径,与浊流共同雕刻了峡谷的地形地貌。基于AUV的地球物理探测技术将是研究海底浅表层沉积过程和保障海底工程施工的重要手段。     

自主水下航行器的软变结构控制

研究自主水下航行器系统的软变结构控制策略问题。首先分析软变结构控制系统的结构特征,利用双曲正切函数,给出控制受限情形的软变结构控制策略。其次利用Lyapunov稳定性理论,讨论自主水下航行器软变结构控制系统的稳定性,然后构造了基于双曲正切函数的软变结构控制器,给出自主水下航行器软变结构控制的具体算法。基于双曲正切函数的自主水下航行器软变结构控制系统调节精度高,响应速度快,有效地削弱了系统抖振。最后通过一个仿真实验,比较了自主水下航行器垂直深度通道的4种控制策略对系统性能的影响,从而验证了研究方法的有效性。     

船载风控大容量气溶胶采集系统的开发和应用

在"我国近海环境综合调查与评价"的海洋气溶胶调查研究中,开发研制了新型船载风控大容量气溶胶采集系统。该系统由风向风速控制器、大容量采样器、自动控制器和抗风防雨防腐蚀箱体等组成。经过海上2 a 4个季度的海洋环境作业,表明该系统具有的大容量采集海洋空气体积,满足海洋气溶胶的微量组分的检出要求;具有的风速风向控制系统,能有效避免所采集的大气气溶胶样品受到船上发动机排出烟尘污染的影响。该系统还具防海水降雨、防腐蚀、结构牢固、流量稳定及抗风能力强等优点。系统采用单片机控制信号的采集、处理和显示,配有温度和压力补偿编程设定以及断电保护、自动修复等功能。海洋现场使用表明,该系统设计合理、数据可靠、灵敏度高,可满足海上大容量气溶胶采样要求。     

无人机组网技术在海洋观测中的应用研究

为了应对海洋多个观测平台间组网通信的迫切需求,作者从体系架构和通信链路等多个层面对无人机组网通信技术的研究进展进行总结,并关注了军用和搜救方面的特殊应用。最后结合实际项目中多机协同海洋观测的具体场景,分析了现有无人机组网通信技术的成果和不足,指出了未来的发展方向。