發(fā)布時間：2020-03-21 09:31

【摘要】：隨著人類對南北極的不斷探索,人們對南北極展開了各種領(lǐng)域的研究,而海冰在南北極的研究中占有很大的比重。海冰是氣候系統(tǒng)的重要組成部分,也因其對氣候變化的敏感性,被稱為氣候變化的指示劑。最近十幾年,北冰洋海冰范圍和厚度都呈現(xiàn)快速減小的趨勢,監(jiān)測南北極海冰的變化,有利于提高我們對氣—冰—海相互作用機(jī)理的認(rèn)識,對世界氣候的研究有重要的意義。目前,作為海冰融化基本參數(shù)之一的冰厚度的現(xiàn)場資料因監(jiān)測過程不連續(xù),精度低于毫米量級,從而掩蓋了冰層厚度變化的細(xì)微過程,成為一個尚未解決的難題。而我國的水文測量、冰川物質(zhì)平衡和極地海冰研究更缺少連續(xù)的高精度觀測數(shù)據(jù),這迫切要求加強(qiáng)冰生消過程監(jiān)測和提高數(shù)據(jù)的精度。本文在總結(jié)國內(nèi)外海冰監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,針對海冰的側(cè)向融化監(jiān)測問題,研究設(shè)計了基于水下超聲波測距和銥星無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮１鶄?cè)向融化遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。論文根據(jù)冰的側(cè)向融化監(jiān)測需求詳細(xì)研究設(shè)計了監(jiān)測方案,包括水下超聲波傳感器,銥星無線傳輸模塊,GPS模塊,SD卡存儲模塊,信號處理與數(shù)據(jù)采集模塊等,成功研制了海冰側(cè)向融化遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了在無人值守的惡劣環(huán)境下對海冰側(cè)向融化數(shù)據(jù)的長期連續(xù)遠(yuǎn)程監(jiān)測。本文所設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)利用水下超聲波傳感器陣列來監(jiān)測海冰的側(cè)向融化過程,并采用限幅平均濾波算法對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,采用標(biāo)桿測量法來進(jìn)一步減小誤差,提高測量精度,然后將對應(yīng)編號的傳感器數(shù)據(jù)與時間等信息打包后存儲于大容量的SD卡中,并同時通過銥衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信將數(shù)據(jù)實時傳回遠(yuǎn)程終端,具有經(jīng)濟(jì)性好、實時性強(qiáng)、精度較高、無人值守等優(yōu)點。本文所設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)分別進(jìn)行了常溫水下實驗、低溫實驗室測試,以及野外結(jié)冰湖面環(huán)境下的低溫實驗,實驗結(jié)果初步表明該海冰側(cè)向融化監(jiān)測系統(tǒng)具有較可靠的穩(wěn)定性,精確性,數(shù)據(jù)存儲容量大,實時傳輸丟包率低等優(yōu)點,為研究海冰的側(cè)向融化過程提供了自動化監(jiān)測方案和數(shù)據(jù)支持,為進(jìn)一步推動北極科考活動中的海冰側(cè)向融化監(jiān)測提供了一種新的技術(shù)實現(xiàn)手段。
【圖文】：

監(jiān)測系統(tǒng)組成及各部分功能距過程中的問題進(jìn)行分析改進(jìn)精度改進(jìn)方法。的硬件電路分別進(jìn)行設(shè)計實能的軟件進(jìn)行設(shè)計實現(xiàn)并測試實現(xiàn)。境的側(cè)向融化監(jiān)測中測試應(yīng)-1 所示：

13圖 2-1 結(jié)冰湖面測試及安裝環(huán)境超聲波測距是海冰側(cè)向融化監(jiān)測的重要部分，，在水下超聲波后，作者于 2016 年 2 月 28 日至 3 月 5 日在內(nèi)蒙古烏梁素海
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P715;P731.15

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本文編號：2593133