基于北斗卫星通信的海洋监测系统研究

文章介绍了海洋立体监测系统的整体结构,依托北斗卫星通信系统,构建海洋与陆地信息之间的数据传输网 络;结合嵌入式技术、Zigbee 通信技术,通过太阳能与电池交叉供电,实现海面监测浮标网络子系统;水下以水声信道通信方 式,部署传感器监测子系统,从而达到对海洋水下多层次监测的目的。     

遥控水质采样的自适应空气动力无人船系统设计

遥控水质采样与监测无人船作为一种新型水域环境监测平台,具有体积小、成本低、使用方便等优点,可应用于复杂水域的水质采样与监测.传统的无人船利用水中的螺旋桨提供动力,易被水草和杂物缠绕而失去动力,因此设计了一种利用空气中的螺旋桨提供动力的遥控水质采样与监测无人船.系统通过加速度传感器、超声波测距传感器、GPS导航仪等实现自主航行和水质采样,通过无线通信将采样到的数据传输到上位机中,实现水质的自动采样与监测,同时利用一种污染源在线追踪方法,可使无人船对污染源进行自动追踪.     

云计算环境下基于数据关联度的海洋监测大数据布局策略

海洋监测数据是具有强数据关联的大数据,如何高效地进行数据布局,是制约其有效管理和应用的关键问题之一。在云计算环境下,针对海洋监测大数据的特点,提出了一种基于数据关联度的海洋监测大数据布局策略。在保证数据中心存储均衡的情况下,综合考虑了监测任务、监测点和监测数据之间的关联,建立了海洋监测点间的关联度、监测数据间的关联度和监测数据全局关联度,从三个角度对海洋监测大数据进行布局,使得同一数据中心内的数据具有较高的关联度。通过实验分析,该方法降低了用户访问海洋监测大数据的响应时间,为海洋监测大数据提供了一种有效的布局策略。     

基于物联网技术的水文监测系统

针对当前水文监测系统快速发展的需求, 提出了一套完整可行的基于物联网技术的水文监测系统方案. 在该方案中采用了各种新技术, 包括Zigbee无线传感网络技术、嵌入式技术、GPRS移动通信技术、北斗卫星通信技术以及B/S架构技术等. 系统测试结果表明: 该方案在实际全天候环境中稳定可靠,可以实时或定时采集数据,最大延时不超过13秒, 是一个理想的解决方案.     

LoRa技术在矿井无线通信中的应用分析

针对现有矿井无线通信系统在上隅角等环境恶劣、数据传输速率要求不高的区域应用效果不理想的状况,通过分析LoRa技术特点,提出了将LoRa技术应用于矿井无线通信的方案,分析了其应用架构,并讨论了LoRa技术在煤矿井下的适用场景:工作面设备运行状态数据和环境参数无线传输,矿压监测系统多种传感器数据、工作面上隅角瓦斯监测传感器数据、采空区测温传感器数据等的无线传输,矿井机电设备监测数据无线传输。     

捣固车作业系统异质多传感器数据融合的研究

在捣固车安全作业监测系统的研制中,提出了基于概念格理论的异质多传感器两级数据融合处理机制,第一级引入支持度矩阵和最优加权,规避了捣固车在恶劣工作环境下,多传感器监测数据精确性和抗干扰差的缺点;第二级采用模糊属性决策层融合技术,增强了监测的智能化水平。     

面向海域巡逻的多无人船路径规划方法及仿真

目的 随着人工智能技术的大力发展,以无人船为代表的智能无人装备在海洋技术领域已开始实际应用。在大型海域巡逻任务中,相比传统的巡逻装备,多无人船协同执行区域覆盖任务具有运行时间短、效率高以及风险低等优势,但需要解决任务划分、能源补给等难点问题。针对上述问题,提出一套完整的解决大型海域巡逻任务的多无人船协同执行区域覆盖任务的解决方案,并进行面向实际海图的仿真实验。方法 首先对多无人船海域巡逻任务进行了问题定义和建模,在构建栅格海域地图的基础上,提出了基于任务均衡的区域划分策略和多种评价指标;在分析比较多种传统遍历算法优劣的基础上,提出了无能源约束和有能源约束条件下的多无人船区域覆盖遍历算法,尤其在有能源约束条件下考虑了多种充电后路径规划策略。结果 利用Python搭建仿真应用平台,对三沙市周边15 000多平方公里海域进行仿真实验,实验比较了不同遍历算法在无能源约束和有能源约束条件下的优劣,验证了所提出的区域划分策略和遍历算法的有效性和能源约束下无人船在充电后重新规划遍历路径策略的优越性,并对覆盖率和无人船电池里程等参数进行了消融实验。结论 提出的方法和仿真分析结果为多无人船协同执行大型海域巡逻任务的实际应用提供了一定的借鉴作用。     

基于定向扩散的双向路由协议

根据高速公路气象监测无线传感器网络线形部署、数据接收点多和气象监测信息双向传输的特点,提出基于定向扩散路由协议的双向无线传感器网络路由协议,实现了高速公路气象监测数据的多点传输。经仿真测试,该路由协议实现简单、工作可靠稳定,能满足高速公路气象监测数据双向传输的要求。     

基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

针对海洋环境理需求,提出并开发了基于智能无线传感器网络的监测系统,旨在完成海洋生态环境监测,数据实时处理、各类海洋气象与灾害的数值预报预测,各类海水指标检测控制.该系统综合运用无线传感网络技术,嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式智能信息处理技术,将功能相同或不同的传感器构成智能化传感器网络,大大提高了传感器的监测能力.模拟实验结果表明了该系统的有效性及良好的稳定性.     

基于D-S证据理论的数据融合井下监测方法分析

针对矿井单传感器监测系统监测数据单一、不确定性较高的缺陷,利用基于D-S证据理论的多传感器信息融合技术,在对原始数据分析处理的基础上,把多种参数通过数据融合模块实现对井下工作环境安全性的评估、决策。同时,可根据各参数间的相关性获得更多单传感器监测系统所无法获得的井下环境信息,极大地提高了数据采集的可靠性、全面性和矿井监测系统的有效性。     

基于北斗卫星的航天器监控系统数据通信技术

传统的通信技术在航天器监控系统上通信信号接收清晰率差,监控系统数据通信效率低,针对上述问题,基于北斗卫星研究了一种新的航天器监控系统数据通信技术,通过数据参数收集、数据指令查找、数据通信收集实现航天器监控系统通信数据收集,采取基于信息语言表述方式,进行航天器运行时间实时数据传输控制,利用矢量计算和精度分析确定航天器监控系统通信数据。对比实验结果表明,基于北斗卫星的航天器监控系统数据通信技术通信信号接收清晰率高,监控系统数据通信效率好。     

基于STM32的无人船控制系统设计与实现

针对现有水面无人船(Unmanned Surface Vehicles, USV)自主导航问题,设计了一种基于STM32单片机的无人船运动控制系统。该系统以STM32F103芯片作为主控板核心芯片,采用了双MCU(Microcontroller Unit;微控制单元)架构,通过CAN总线形式实现数据采集板与运动控制板之间的通信;通过卡尔曼滤波算法实现全球定位系统(GPS)和捷联惯导系统(SINS)对无人船定位信息的数据处理,使无人船的定位更加准确;通过自抗扰控制算法实现无人船对航向角的闭环控制,以达到路径跟踪的目的;采用4G网络通信方式实现无人船的远程操控功能;同时设计了基于Java开发的上位机软件。实验结果表明,无人船在航向跟踪方面均方差可控制在2.18°左右,在路径跟踪方面垂直距离的均方差可控制在0.53m左右,证明了系统设计的准确性及可行性。     

基于PCI8602的无人水面艇控制系统设计

介绍一种基于PCI8602数据采集卡的无人水面艇(USV)控制系统设计方法,硬件方面分为USV载体、岸基监控系统和无线传输系统,USV载体核心为工控机及PCI8602数据采集卡,它是通过数据采集卡控制直流电机和采集各类传感器数据,差分定位系统通过RS232串口与工控机相连,岸基监控系统由PC机组成,无线传输系统通过RS232串口与工控机、PC机相连,实现数据无线传输。软件方面可用Visual Basic编写,无需编写各层之间复杂的通信协议,各子系统之间易集成。最终实验结果表明,USV控制系统能够实时采集和发送相应测量数据,并且能够实现USV的远程控制。     

高动态Ku/Ka双天线民航动中通系统设计

随着动中通控制及天线技术的逐步成熟以及用户对航空上网需求的逐步增加,结合航空制造及卫星通信技术经验,设计了一种Ku/Ka双频、双天线控制系统。该系统可根据机载计算机控制指令在不同地域快速完成Ku、Ka天线对星及卫星切换,保障链路通信正常,以最佳带宽服务理念为航空用户提供多层次通信服务保障。系统采用尺寸轻量化设计、融合高精度伺服控制技术、快速卫星切换技术以及高动态跟踪技术提高系统的动态响应及精准对星、卫星跟踪能力。该系统严格按照军品研制流程进行设计,已完成样机研制和地面相关试验,技术指标符合前期设计要求和具有良好的应用前景。     

基于中间节点预测的卫星光通信精确跟踪控制系统设计

针对现有卫星光通信跟踪控制系统存在光通信信号数据分割误差大,跟踪控制精度降低的问题,提出基于中间节点预测的卫星光通信精确跟踪控制系统设计;采用DPS嵌入式技术构建基于中间节点预测数据处理的硬件平台,利用MCU作为中间节点预测数据的指挥调度单元;将CDD光学传感器应用于光通信光谱信号特征采集单元;通过STM32F103RBT6主控对CDD光学传感器的高精度光通信光谱特征信号处理;通过73M2901CE-IGV/F跟踪信号精度调制IC完成对高精度跟踪信号的控制调节;对设计系统控制精度的多场景进行测试;数据表明,设计系统能够支持光通信信号强度大于32％小于50％的条件下,保持通信跟踪控制指标为0.92,最大化接近标准指标量1,在600个测试数据量下,所设计系统的检测耗时为1.2s,说明所设计跟踪控制的精度较高,控制耗时较短,满足光通信实际跟踪控制系统的应用要求.     

某静止卫星海洋辐射计指向镜的操控软件设计

静止卫星海洋成像辐射计是测量海洋目标辐射特性的被动式遥感器。为了使静止卫星探测器达到对探测区域的全覆盖,需要系统计算机处理器驱动控制精密机械转台带动光学指向镜规律运转。文章利用Visual C++开发工具设计一款成像辐射计指向镜的操控软件,通过串口通讯驱动控制指向镜,使得海洋成像辐射计依靠二维指向镜做东西与南北方向的运动指向,实现覆盖区域的调整和观测。在设计中调用了PI公司六轴转台的库函数,运用多线程技术,控制基于PI转台的指向镜巡扫模式可调、运动速度可调。通过软件的增量化设计和测试,结合整机在海上塔台对水体光谱连续采集的外场试验,验证了该软件的设计实现达到海洋辐射计指向镜精密控制的目标,有效提高了地面光学测试和数据处理的工作效率。     

基于B/S模式的Rockwell实验室网络监控系统

应用OPC通信技术和Web开发技术,设计并开发了基于B/S模式的Rockwell实验室网络监控系统。OPC的应用多是基于C/S模式的,这导致在传统B/S模式网络监控系统下,数据通信过程要通过OPC服务器、OPC客户端和实时/历史数据库多层通信,存在一定的实时性问题。针对这一问题,提出了新的开发框架,实现了与控制对象的实时通信。用户通过浏览器可以实时监视设备的运行状况,并且可脱离Rockwell的编程软件对设备进行控制。     

卫星遥感及图像处理平台发展

航天科技是国家综合国力和科技实力的重要体现,而卫星遥感则是航天科技转化为生产力最直接、最现实的途径之一。遥感数据获取与分发、数据处理与信息提取是卫星遥感应用的两个基本步骤。随着国家民用空间基础设施规划中的遥感卫星体系稳步推进,以及商业卫星遥感的蓬勃发展,我国的卫星遥感数据获取能力呈现质量齐升之势。但同时,作为卫星遥感应用的基础设施和关键工具,遥感图像处理系统平台逐渐成为制约自主卫星数据应用和空间信息业务发展的重要因素之一。本文围绕卫星遥感对地观测主题,从卫星遥感数据获取能力、卫星遥感数据处理系统平台两方面,对国内外现状进行综述,在此基础上分析了卫星遥感的发展趋势。     

基于区块链的星间通信网络安全加密控制系统设计

目前设计的星间通信网络安全加密系统加密深度低,导致通信误码率高,无法保证星间通信网络安全;引入区块链技术设计一种新的星间通信网络安全加密系统;选择性能最优的LEO类型的卫星放置在中层的卫星网络通信轨道中,其他类型的LEO卫星则各个成为单独的卫星网络分体系,处理主体系中的杂乱通信信号;构建地面用户之间的链路关系及卫星网络链路,实现高阶层卫星通过无线电链路或光纤链路对下一阶层的卫星覆盖,完成系统硬件设计;引用区块链分布式数字化身份加密技术,通过用户使用密钥对公钥的加密保护结构图定位通信网络的状态以及通信网络的加密状态,在区块链公开性的基础上增添了用户的密钥,通过用户的独有密钥使用户使用公共的星间通信网络进行通信,实现星间通信网络安全加密;实验结果表明,基于区块链技术的星间通信网络安全加密系统能够有效提高网络安全加密系统加密深度,降低误码率。