一种海洋环境组网观测系统及其方法技术方案

一种海洋环境组网观测系统，包括：数据处理装置、中转装置和多个观测装置；数据处理装置布设在待观测海域的沿岸上，中转装置和多个观测装置布设在待观测的海域内且三者之间通过GPS进行时间同步；观测装置用于收发其他的所述观测装置和所述中转装置的声信号；中转装置用于收发多个观测装置和数据处理装置的声信号；数据处理装置用于收发中转装置的声信号，数据处理装置能通过层析方法对声信号进行数据处理，并形成三维声速场。本发明专利技术通过添加中转装置可以实时将各个观测装置的数据传输给数据处理装置，实现海洋参数的实时观测，减少了系统处理的数据量并且降低系统功耗，简化了系统结构，提高了系统稳定性。提高了系统稳定性。提高了系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋环境组网观测系统及其方法


[0001]本专利技术涉及海洋环境观测
，特别涉及一种海洋环境组网观测系统及其方法。

技术介绍

[0002]传统的海洋环境观测系统中，各装置间相互传输声信号并将其他各装置接收的声信号接收时间进行存储，这种传统的观测系统各装置间容易混乱出错，每台装置需要同时具备声信号的发送与存储功能，工作过程中将其他装置的传播时间存储在存储卡内，这就造成系统设计复杂，工作过程功耗高，系统稳定性不高，且使用传统的海洋环境观测系统对海洋环境观测完毕后，系统再处理存储卡内的数据，无法实现对海洋环境实时观测。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种海洋环境组网观测系统及其方法，以解决现有技术中海洋观测西永稳定性不高，且无法实现对海洋环境实时观测的技术问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]本专利技术提供了一种海洋环境组网观测系统，包括：数据处理装置、中转装置和多个观测装置；
[0006]所述数据处理装置布设在待观测海域的沿岸上，所述中转装置和多个所述观测装置布设在待观测的海域内，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置的内部时间同步；所述观测装置用于收发相邻的所述观测装置和所述中转装置的声信号；所述中转装置用于收发多个所述观测装置和所述数据处理装置的声信号；所述数据处理装置用于收发所述中转装置的声信号，所述数据处理装置能通过层析方法对声信号进行数据处理，并形成观测海域内的三维声速场、温度场和流速场。/>[0007]优选地，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置之间通过M序列进行声信号的发射。
[0008]优选地，所述中转装置具有时间存储功能。
[0009]优选地，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置均使用应用扩频技术对接收的声信号进行处理，以提高声信号的信噪比。
[0010]本专利技术另一方面还提供一种海洋环境组网观测方法，包括如下步骤：
[0011]步骤S100、获取所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声信号传递时间；
[0012]步骤S200、求解待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度；
[0013]步骤S300、通过所述传播距离和声信号传递时间计算求得待观测海域内的三维声速场；
[0014]步骤S400、通过水温和声音传播速度之间的关系式计算求得待观测海域内的温度
场；
[0015]步骤S500、基于所述声音传播速度和三维声速场计算求得带观测海域内的流速场。
[0016]优选地，所述步骤S100具体包含如下步骤：
[0017]步骤S110、获取所述数据处理装置与所述中转装置之间的声信号传递时间和；获取多个所述观测装置通过所述中转装置的中转，传递到所述数据处理装置的声信号的时间和；
[0018]步骤S120、通过计算得到所述数据处理装置与所述中转装置之间的声信号传递时间；
[0019]步骤S130、通过计算得到多个所述观测装置发射声信号到所述中转装置的声信号传递时间；
[0020]步骤S140、获取所述观测装置发射声信号，分别通过相邻的所述观测装置、所述中转装置到达所述数据处理装置的声信号的时间和；
[0021]获取所述中转装置发射声信号，到达其中一个所述观测装置，并经过该观测装置分别传递到所述中转装置、所述数据处理装置的时间和；
[0022]步骤S150、通过计算得到所述中转装置发射声信号传递到多个所述观测装置的时间；
[0023]步骤S160、通过计算得到多个相邻的所述观测装置的声信号传递时间。
[0024]优选地，所述步骤S200通过层析海洋环境参数三维反演法求解待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度；
[0025]优选地，所述步骤S200具体包括如下步骤：
[0026]步骤S210、通过垂直层析得到基于声信号的多个声线断面的平均声速剖面；
[0027]步骤S220、在平均声速剖面内进行水平层析；
[0028]步骤S230、通过水平层析，计算出待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度；
[0029]优选地，所述步骤S210具体包括如下步骤：
[0030]步骤S211、通过模拟仿真的多途传播声线去识别实际观测到的多峰值声信号；
[0031]步骤S212、针对声线之间的传播路径不同，建立温度场的垂直二维层析反演模型；
[0032]步骤S213、通过垂直层析得到多个声线断面的平均声速剖面。
[0033]优选地，所述步骤S230具体包含如下步骤：
[0034]步骤S231、把垂直层析的结果作为虚拟的水平声层析数据，进行水平二维求解；
[0035]步骤S232、通过计算得出待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度。
[0036]本专利技术的有益效果：
[0037]本专利技术通过添加中转装置可以实时将观测装置的数据传输给数据处理装置，实现海洋参数的实时观测。这种方法可以使观测装置无需进行数据存储，可以大大减少系统处理的数据量并且降低系统功耗，还可以有效的简化系统结构提高系统稳定性。
附图说明
[0038]图1为海洋环境组网观测系统的组成示意图；
[0039]图2为各种波形图，其中A图为M序列系带信号，B图为载波正弦信号，C图为M序列码信号经相同相调制后的正弦波。
具体实施方式
[0040]下面结合附图及具体实施例对本专利技术再作进一步详细的说明。
[0041]参照图1，本申请实施例提供了一种海洋环境组网观测系统，包括：数据处理装置、中转装置和多个观测装置；
[0042]所述数据处理装置布设在待观测海域的沿岸上；所述中转装置和多个所述观测装置布设在待观测的海域内，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置的通过GPS进行时间同步；
[0043]在本实施例中，所述数据处理装置优选为岸基式声层析仪系统，简称为M1，所述中转装置优选为中转声层析仪系统，简称为M2，所述观测装置优选为观测声层析仪系统，为了便于表述，本实施中，所述观测声层析仪系统的数量选为两个，两个所述观测声层析仪系统分别简称为M3和M4；
[0044]M1、M2、M3和M4均称为观测节点；
[0045]所述岸基式声层析仪系统、所述中转声层析仪系统、所述观测声层析仪系统均包括潜标、浮球、声层析仪系统和重物；
[0046]所述观测声层析仪系统用于收发相邻的所述观测声层析仪系统和所述中转声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋环境组网观测系统，其特征在于，包括：数据处理装置、中转装置和多个观测装置；所述数据处理装置布设在待观测海域的沿岸上，所述中转装置和多个所述观测装置布设在待观测海域内，所述数据处理装置、所述中转装置的内部时间和多个所述观测装置的内部时间同步；所述观测装置用于收发相邻的所述观测装置和所述中转装置的声信号；所述中转装置用于收发多个所述观测装置和所述数据处理装置的声信号；所述数据处理装置用于收发所述中转装置的声信号，所述数据处理装置通过层析方法对所接收的声信号进行数据处理，并形成观测海域内的三维声速场、温度场和流速场。2.根据权利要求1所述的海洋环境组网观测系统，其特征在于，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置之间均通过M序列进行声信号的发射。3.根据权利要求1所述的海洋环境组网观测系统，其特征在于，所述中转装置具有时间存储功能。4.根据权利要求1至3任一项所述的海洋环境组网观测系统，其特征在于，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置均使用应用扩频技术对接收的声信号进行处理，以提高声信号的信噪比。5.一种基于权利要求4所述的海洋环境组网观测系统的观测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S100、获取所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声信号传递时间；步骤S200、求解待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度，进而得到传播距离；步骤S300、通过所述传播距离和声信号传递时间计算求得待观测海域内的三维声速场；步骤S400、通过水温和声音传播速度之间的关系式计算求得待观测海域内的温度场；步骤S500、基于所述声音传播速度和三维声速场计算求得带观测海域内的流速场。6.根据权利要求5所述的观测方法，其特征在于，所述步骤S100具体包含如下步骤：步骤S110、获取所述数据处理装置与所述中转装置之间的声信号传递时间和；获取多个所述观测装置通过所述中转装置的中转并传递到所述数据处理装置的声信号的时间和；步骤S120、...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宇，黄德翼，梁迅，柳祚前，甘地，胥晓，王琴，冯蕾，杨子军，
申请(专利权)人：长沙军民先进技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：