刘 滨, 韩志安, 苏力日, 綦声波

具有运动补偿高精度海洋气象多参数模拟仪的研制

刘 滨, 韩志安, 苏力日, 綦声波

(中国海洋大学 工程学院, 山东 青岛 266100)

针对船舶气象仪的综合检查过程中检测周期长、人工排查效率低以及传统的自动气象站传感器信号模拟器的模拟精度低, 没有相关运动补偿算法导致此类系统不适应海洋船舶应用环境的问题, 对气象要素传感器的高精度信号采样电路、信号输出、软件滤波和运动补偿等方面进行了研究。通过分析传感器和船舶气象仪的原理, 设计了各个气象参数的采样电路、信号模拟电路、触摸屏、GPS和电子罗盘采样与模拟电路, 并在近海测试过程中进行了运动补偿模型测试, 并基于STM32微控制器进行了该仪器的系统检测实验。研究测试结果表明: 该系统具有低功耗、高可靠性、高精度的特点, 能应用于海上环境, 同时具有对船舶实时定位、气象要素实时模拟和采集、运动补偿多项功能。并且本系统精度在运动补偿后, 系统测量方差为0.019 3 m/s精度提高至接近真实值, 均符合《海洋调查规范第3部分: 海洋气象观测》的标准。

海洋气象; 模拟和采样; 高精度; 运动补偿; 低功耗

21世纪被称之为“海洋的世纪”, 海洋环境监测包括海洋水文气象观测、海洋环境保护监测和海洋环境预报, 它们是研究海洋、开发海洋和利用海洋的基础[1]。海洋船舶气象仪(以下简称气象仪)作为海洋环境监测的重要设备[2]已广泛用于海洋军事和民用领域, 利用其自身携带的风速、风向、温湿度、气压、雨量、GPS和电子罗盘等要素, 为船舶航行提供安全保障, 为海洋环境立体监测提供技术支持。……