气象传感器网络系统架构与体系结构研究

传感器网络将在气象观测领域发挥越来越重要的作用。针对地面气象观测的现实需求,提出了气象传感器网络的概念,构建了气象传感器网络的应用场景,完成了其需求分析与系统架构设计,深入分析了气象传感器网络可采用的通信手段。在陆上传感器网络体系结构的基础上,结合气象传感器网络的特点,设计了气象传感器网络的体系结构,将其结构划分为物理层、数据链路层和网络层。对该体系结构各层的功能进行了深入分析,最后对气象传感器网络的应用前景进行了展望。     

基于质量管理体系和CMMI的气象水文软件质量控制方法浅析

论文针对气象水文软件开发中存在的问题,分析了国内外常用的软件质量控制方法以及它们所存在的问题,提出了将质量管理体系和CMMI相结合的质量控制方法,建立了一种新的软件质量控制模型,为全面提升气象水文软件的质量提供新的思路。     

基于缓冲占用比无人机视频自适应传输算法

针对目前基于发送速率的自适应视频传输算法不能有效利用和适应网络传输,提出了利用数据缓冲占用比的无人机载视频自适应无线传输方法;通过计算发送缓存内的数据占空比的变化判断网络发送能力,进而调节下次采集的视频帧率,或在调节下次采集视频帧率之前调整压缩编码率,由此自适应的设置最大化传输速率;相对于传统基于线性增加发送速率的方法,文章算法根据数据占空比自动调节发送速率和编码率,使平均发送速率提高了0.25 Mbit/s,带宽利用率提高了8%,实现了在不同网络状况下发送速率和编码率的自适应最大化,通过有效利用网络传输,提高视频数据传输的实时性、可靠性和完整性。     

门限设置对雷达数据质量的影响研究

天气雷达信号处理过程中,回波信号经谱矩估计得到反映气象目标信息的平均回波功率、平均径向速度和速度谱宽等信息参数,但是处理得到的回波数据中不仅包含有用回波数据,而且保留有地物杂波、系统噪声和失真回波数据等干扰回波,它们严重影响雷达数据质量。但是干扰回波和降水回波是有很明显的信号特征差异的,比如信号强度和信号相干性,根据这些特征参数可以有效识别干扰回波数据,选取信号特征差异比较明显的参数进行研究,通过设置门限阈值,对谱矩估计得到的基数据进行质量控制。实际处理结果表明,通过联合使用多种门限参数能够有效识别和滤除各种干扰回波数据,天气雷达基数据质量得到明显改善。     

基于深对流云的夜间微光传感器定标技术

NPP(National Polar-orbiting Parternership)卫星于2011年10月28日发射升空,其上搭载的VIIRS(Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)传感器包含DNB(Day Night Band)波段,该波段采用三增益设置,可在白天、晨昏甚至夜间实现地球观测.其中,在夜间月光条件下,主要采用高增益,定标实现较为困难.以此为目的,首次提出了基于深对流云的夜间微光传感器替代定标方法.将月亮辐射模型引入到SCIATRAN中,实现了全天候的辐射传输计算,并利用该改进的辐射传输模式,通过确定深对流云光学属性、地表特性及大气廓线等的参考值,对接收大气层顶反射辐射进行敏感性试验,分析得到主要影响因子为云光学厚度COT(Cloud Optical Thickness)与有效粒子半径Re(Effective Radius),且利用固定参考值得到最大模拟误差小于5%.为了检验该替代方法的可行性,通过改进的辐射传输模式,对2012年08月~2013年01月共6个月夜间DNB数据所确定的深对流云替代目标像素进行辐射传输模拟,结果表明基于深对流云的替代定标方法效果较好,基于日变化的辐射不确定度在±10%之内,可实现对DNB夜间高增益阶段的直接辐射定标.     

本科编程类课程教学改革探讨

本文针对本科编程类课程综合性、系统性较强,知识点连贯的特点,结合"EDA技术与PLD设计"课程开展项目研究式教学法和多因子加权考核法的教学改革研究,其结果能实现全方位、多角度、全过程的考核学生的学习状况,可提高学生学习的主动性和授课效果。     

气象卫星红外云图与水汽图的融合技术研究

将多分辨率分析融合方法和多尺度几何分析融合方法应用于气象卫星水汽图和红外云图的融合中,并用主观视觉、平均互信息和Xydeas-Petrovic指标对各种融合算法的性能分别进行了定性和定量评价。结果表明,与源图像相比,融合图像取得了更好的视觉效果,图像中包含了更多的信息量,云体清晰度和云的层次感得到了提高,纹理变得细致了。从平均互信息和Xydeas-Petrovic指标看,多尺度几何分析融合方法的效果较多分辨率分析融合方法更好。     

一种基于区域竞争法的红外图像分割水平集模型

为有效分割红外图像中边界模糊、对比度低的感兴趣目标,提出了一种基于变分的红外图像分割模型。针对测地线活动轮廓模型(Geodesic Active Contour, GAC)对噪声敏感的问题,假设图像中的目标和背景服从Gaussian分布,再根据像素属于红外目标的概率构造区域能量项,以提高模型的鲁棒性。在模型中引入有符号距离约束,以避免曲线在演化过程中重新初始化,提高模型执行的效率。实验结果表明,本文方法能够有效地分割红外图像中的感兴趣目标。     

基于QN混合风场和SWAN模式的一次冷空气海浪场模拟分析

基于目前国际先进的第三代近岸海浪模式SWAN(Simulating WAves Nearshore),以QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场为驱动场,对2009年1月中国海一次强冷空气海浪场进行模拟分析.结果发现:模拟数据与观测数据在走势上保持了非常好的一致性,模拟的波高略小于观测波高,模拟数据的曲线走势较为光滑,观测数据则起伏较为明显.以QN风场为驱动场,可以很好地刻画此次冷空气过程在中国海造成的海浪过程.     

用电镀铜锡合金薄膜实现圆片级气密封装

开发了一种基于电镀铜锡合金薄膜的绝压气压传感器圆片级气密封装技术以降低常规的基于阳极键合气密封装技术的成本及难度。通过实验确定了铜锡合金薄膜的电镀参数,实现了结构参数为:Cr/Cu/Sn(30nm/4μm/4μm)的铜锡合金薄膜;通过共晶键合实验确定圆片级气密封装的参数,进行了基于铜锡材料的气密封装温度实验。通过比较各种不同温度下气密封装的结果,确定了完成圆片级气密封装的条件为:静态压力0.02 MPa,加热温度280°,保持20min。最后,对气密封装效果进行X-射线衍射谱(XRD)、X射线分析、剪切力以及氦气泄露分析等实验研究。XRD分析显示:在键合界面出现了Cu3Sn相,证明形成了很好的键合;X射线分析表明封装面无明显孔洞;剪切力分析给出平均键合强度为9.32 MPa,氦气泄露分析则显示泄露很小。得到的结果表明:基于电镀铜锡合金薄膜可以很好地实现绝压气压传感器的圆片级气密封装。