船载海洋生态环境监测系统集成平台的设计与建设 ——以“向阳红08”船为例

集成平台是船载海洋生态环境监测系统的重要组成部分,作为现场实时监测技术系统的基础,其设计与建设尤为重要。以搭载于"向阳红08"船的海洋生态环境监测技术系统为例,介绍集成平台的模块化设计,以及集成平台软硬件的设计与建设。目前该集成平台已集成了多台海洋生态环境实时监测仪器,基本实现了水样自动采集与分配、监测仪器远程监控,以及数据实时传输与处理等主要功能。     

水下无人船构建海洋环境监测系统研究

传统海洋环境监测是通过人工采集海水样品,在实验室进行数据分析。海水样本在采集和运输过程中容易被污染,进而降低监测数据的精准性,为此设计了一种水下无人船构建海洋环境监测系统。硬件系统通过选择高频率、高分辨率的传感器左右分割数据,进而设置监测电源的电路接口来完成构建。设计基于C语言的下位机,以及LabView平台的上位机程序,完成系统软件程序构建,实现无人航行船水下监测。实验结果表明,水下无人船构建的海洋环境监测系统,在没有破坏原本海洋环境样本数据的基础上,提高了精准度。     

基于海洋环境数据的物联网动态监测系统设计

海洋环境的持续以及多样化开发导致了海洋生物、栖息地和海洋景观的变化,使得海洋环境监测的重要日益明显。本文针对实现海洋环境监测的自动化,提出一种基于海洋环境数据的物联网动态监测系统。该系统综合运用传感器网络技术、3G无线通信技术、Zig Bee通信协议和GIS空间信息处理技术等,实现智能监测海洋环境、实时处理数据等功能。     

海洋实时监测数据库管理方法研究

海洋实时监测数据库为海洋环境预测部门提供了数据支持,本文根据海洋观察站数据库的要求,研究如何设计和实现海洋实时监测数据库管理系统。本文根据海洋监测元素的不同特点,设计并生成具体的海洋数据库表存储结构。利用国家海洋环境预报中心提供的原始监测数据作为数据来源,针对我国海洋实时监测数据库管理的具体需求,设计并实现了高速和全自动化的数据仓储系统。实验与模拟结果表明,该数据库管理方法能够满足用户对于数据快速更新和查询的要求。     

基于无线传感器的船载通信系统

为解决在海洋上建立基站困难的问题,需要建立一个安全稳定的船载通信系统,提出一种基于无线传感器网络的船载通信系统设计方法,给出了无线传感器系统的结构、逻辑设计方案,设计了一种系统在应用过程中对船舶准确定位的软件方法。该船载通信系统的设计实现了跨海域多媒体通信的无障碍化、可以准确判断船舶地理位置信息,实验结果表明,本系统具有可靠性高、可扩展性强、应用范围广等优点。     

海洋分布式GIS用户访问优化算法研究

随着海上GIS数据系统的持续发展,对于海洋地理数据存储提出了新的需求,传统中心化的存储方式逐渐被分布式GIS数据库所替代,这些数据库分别处于不同的海上平台,能够实现大规模的数据交互和集约化的数据处理,显著提高了当前GIS系统的应用能力。然而,海洋分布式GIS数据在查询过程中,需要完成多个数据库之间的数据和消息传递,存在较大的时延,严重降低了海洋GIS系统的运行效率和用户体验。针对以上问题,本文提出了一种基于用户查询行为的海洋分布式GIS动态优化策略,引入数据库查询的效用概念,对GIS数据查询请求进行动态优化,从而能够明显提高分布式GIS系统的运行效率。     

面向船载监控传感网络的船舶触礁远距离预测系统

为解决常规船舶触礁预测系统存在预测可靠性较低的不足,提出了面向船载监控传感网络的船舶触礁远距离预测系统。基于船舶触礁远距离预测系统传感器设计以及系统总控设计,实现系统硬件设计;搭建船舶触礁远距离预测系统算法,构建系统通信协议,完成触礁远距离预测系统软件设计。实现了面向船载监控传感网络的船舶触礁远距离预测系统设计,试验数据表明,提出的船舶触礁远距离预测系统较常规船舶触礁远距离预测系统,平均预测可靠性提高63.61%,适合船舶触礁远距离的预测。     

LBS空间数据内容与管理方法

LBS空间数据的管理和数据库建立是LBS定位服务系统的核心。本文在论述了LBS系统各个部分的构成的基础上,探讨了LBS空间数据库管理的具体内容,设计了基于Oracle Spatial对象关系型数据库的LBS空间数据存储与管理的方法,设计和开发了面向对象的空间数据引擎,研究了LBS数据通过空间数据引擎上传到Oracle Spatial的技术。     

基于ECDIS的航线评估技术研究

通过对ECDIS航线设计功能的分析,结合舰船海上航行的相关要求和GIS的现有技术,研究了基于ECDIS的航线评估技术,建立了航线评估适用模型,为扩充电子海图系统的空间分析功能,挖掘海洋空间数据中的隐含信息,实现GIS在航海领域中的应用提供了技术支持。     

基于嵌入式数据库的船舶综合导航系统应用

随着船舶自动化、智能化程度不断提高,船载综合导航系统在大型船舶上的装机量越来越大。船舶综合导航系统集成了导航卫星、数据库、自动化控制等模块,为船舶正常航行提供航向、航线、姿态等重要信息。嵌入式数据是近几年来逐渐发展起来的一种基于嵌入式环境的数据库技术,可以实现对数据的便捷、统一管理。本研究对嵌入式数据库在船舶综合导航系统的应用问题进行研究,并详细介绍了嵌入式数据库的原理和综合导航系统的软件、硬件设计。     

分布式路由算法在船载云服务系统中的设计与并行实现

船载云服务系统是一种新兴的海上信息服务提供方式,对于今后海洋信息交互和海洋数据链的发展,具有重要的意义。由于船载云服务系统通常分布在较广的地理范围内,因此需要采用分布式路由算法,完成数据流的传输和服务的交付。考虑到海洋通信环境的特殊性和复杂条件,本文提出一种新型的分布式多路传输路由算法,该算法通过多路传输完成端到端的数据传递,一方面能够有效提供船载云服务系统的吞吐率,另一方面能够提供更好的通信可靠性。通过实验证明这一方法的可用性和高效性。     

船载移动网络通信系统的异常信号检测系统

受到移动载波信号干扰源波动的影响,船载移动网络通信系统在使用过程中,容易出现信号异常现象,严重影响通信传输质量。因此,提出船载移动网络通信系统的异常信号检测系统。首先,根据船载移动网络通信系统硬件特点,创建异常信号检测系统数据的对接硬件。通过构建信号常态模型与异常信号的检测计算,完成对提出检测系统的设计描述。最后,通过对设计系统使用前后数据的对比,证明设计系统对船载移动网络通信系统的异常信号,具有较强的检测作用。     

用于环境监测的无人船信息采集系统

受到海上作业环境性影响,传统无人船信息采集系统在环境监测数据采集作业过程中,存在数据信号差量偏大的问题,导致后期数据整合可控误差超出标准参量。为了解决上述问题,对信息采集系统的硬件端与软件数据计算端进行了重新设计,提出用于环境监测的无人船信息采集系统。首先,全新构建系统设计框架,优化软硬件结构;根据设计框架在硬件方面,引入高精度环境监测传感器、采集电路与数据信号处理电路;软件部分,引入多路数据协同处理的遗传算法,对多样数据量进行高精度差量优化精算。实验数据表明,提出设计的检测系统,在相同环境下的监测量差值明显优于传统监测系统,具有较高的应用价值。     

无人机海洋观测系统集成技术研究

本文主要针对特定区域海洋观测的需求,以海洋环境和海上目标机动快速监测为目标,研制基于船载无人直升机平台的多传感器海洋观测系统。重点研究海洋观测的系统集成技术,包括无人机与机载载荷的集成、数据处理系统的集成。开展船载无人机起降和多传感器协同海洋观测的系统集成验证试验,最终建立船载无人机海、陆、气一体化的海洋观测系统。为构建面向海洋实际业务应用系统奠定基础。     

一种基于无线传感器网络的海洋信息智能采集方法

海洋信息的实时采集是认识海洋、开发海洋资源的前提。随着物联网技术在海洋环境领域的广泛应用,海洋信息智能采集的水平得到显著提高,成为保证海洋环境监测的基础。本文在物联网的基础上,提出一种基于无线传感器的信息采集系统,利用ZigBee设备组网完成海洋信息的智能采集。着重介绍系统架构和模块组成,并针对采集节点功耗问题设计了节能方案,实现海洋环境监测系统模块化和数据实时化的目标,为未来海洋资源的系统管理和环境保护提供思路。     

基于北斗卫星的船载无人机惯性导航定位系统

由于传统船载无人机惯性导航定位系统的惯性数据融合度较低,导致定位数据的估计值计算精准度降低,无人机定位坐标与实际坐标间的误差增大。因此,提出并设计了基于北斗卫星的船载无人机惯性导航定位系统。创建BDS地面惯性定位数据接收硬件;将硬件接收的惯性数据进行惯性定位数据初级信息识别认证;对认证后惯性定位数据进行多惯性数据的融合估计计算,减小经维度误差值,完成提出系统的设计。通过传统系统与提出系统间的对比测试,证明提出设计系统具有提升无人机惯性定位坐标精准度的作用。     

无人机海洋观测系统集成技术研究

本文主要针对特定区域海洋观测的需求,以海洋环境和海上目标机动快速监测为目标,研制基于船载无人直升机平台的多传感器海洋观测系统.重点研究海洋观测的系统集成技术,包括无人机与机载载荷的集成、数据处理系统的集成.开展船载无人机起降和多传感器协同海洋观测的系统集成验证试验,最终建立船载无人机海、陆、气一体化的海洋观测系统.为构建面向海洋实际业务应用系统奠定基础.     

基于数字媒体的船载微弱通信信号自动捕获系统设计

针对传统信号捕获系统中出现的船载微弱通信信号捕获不精准的现象,提出并设计了基于数字媒体的船载微弱通信信号自动捕获系统。硬件系统中优化了射频电路,引入C/A码发生器,得到船载微弱通信信号的序列码,为软件运行提供数据准备;软件系统为核心设计部分,对微弱通信信号进行检测后,建立基于数字媒体的信号自动捕获模型,将自动捕获模型在硬件系统内应用,实现船载微弱信号的自动捕获。仿真实验结果表明,自动捕获系统比传统捕获系统的船载微弱通信信号捕获精度高出27.81%,具备极高的有效性。     

船载货物监控传感网络的设计与实现

针对传统船载货物监控成本高、数据可信度低、系统不易拓展的现状,设计了船载货物的海事监控传感网络系统.系统由基于无线传感器网络的船载监控网络、基于通用分组无线业务技术(GPRS)的公共移动通信网络和基于浏览器/服务器(B/S)模式的上位机监控平台组成.船载监控网络采用分层的网络拓扑结构、自适应成簇算法、统一的通信协议,终端节点采用休眠/激活机制,提高了网络的健壮性和寿命.GPRS网络能将紫蜂(ZigBee)网络采集的传感信息及时投递至远程服务器,监控中心人员通过浏览器即可查询货物各方面的状况.本系统在实验测试中表现出性能稳定、实时性强、数据可靠性高等特点,可为类似研究提供一定参考.     

基于分区存储的AIS系统航行安全数据库设计

针对现有船载AIS系统不存储长期数据的缺点,利用嵌入式linux操作系统及postgresql数据库,提出基于分区存储的航行安全数据库模式,构建海量AIS目标信息的存储结构及数据分区触发器设计、内存缓冲设计,对比数据插入效率,结果表明,分区存储及内存缓冲可实现航行安全数据库的最优存储方式。