[01262126]面向海洋环境的复杂传感与信息融合技术与应用

本课题来源：“海洋信息多源数据融合与高效处理方法研究” “十三五”总装与教育部联合基金项目 2017。

本研究应用于海洋环境探测领域，主要使用了海洋信息传感、传输与融合技术。

本项目提出了非分光红外原理为基础的海洋气体传感方法，完成了基于长短期记忆循环网络和径向基神经网络的温盐传感质量提升，发明了基于双目融合的海洋图像传感质量控制算法，实现了海洋环境复杂传感精度提升。

提出了基于多项式归约的海上缓存三维布局模式，发明了基于休眠策略的海上缓存静态优化算法，提出了基于时变响应的数据缓存动态更新方法，实现了海洋环境数据传输优化。

提出了基于模糊神经网络的海洋数据复杂非线性映射融合算法，提出了海上多源冲突数据加权组合方法，建立了单船数据融合中心，实现了海洋多源数据融合。

采用本技术之后，具体指标如下：温度检测精度：≤±1°C，电压检测精度：≤0.5%;温度相对误差：≤0.39%;盐度相对误差：≤5%。

测量效率：100%负载时，效率≥95%，50%负载时，效率≥95%，25%负载时，效率≥92%。

研制的海洋传感系统的工作电压达到15kV。传感器最大工作水深达到60Mpa。

浮标通信距离≥5km，续航能力在无光照连续运行45天船载自动识别系统的水平静态定位精度应优于13m （95%置信度，无SA情况下）。

设备发射功率应为2W、频率范围应为156.025MHz-162.025MHz。

杂散响应抑制测试：射频信号源产生频率为 162.025MHz 、电平为-101dBm的有用信号;信号源产生FM调制频率400Hz 、频偏为 kHz的无用信号，信号电平为-31dBm，误码率≤7%。

发射频谱测试：设置频谱仪分辨率带宽（RBW）为1kHz 、视频带宽（VBW） ≥3kHz 、正峰值检测（positive peak detection），扫描时间与发射数据包时间相适应，信息传输误包率≤5%。

本研究从始至终自主研制并参与了设备的试验与生产阶段，在数据传感、数据传输与数据融合方面自主设计算法实现并加以改进，在产品的原理设计方面完全自主创新，开发了新的海洋环境感知、传输与处理技术与设备，承研单位进行了设备的试验与推广，在材料与工艺方面达到成熟水平，最终系统的部分性能已超过国际标准。

本研究应用于海洋环境探测领域，主要使用了海洋信息传感、传输与融合技术。

本项目提出了非分光红外原理为基础的海洋气体传感方法，完成了基于长短期记忆循环网络和径向基神经网络的温盐传感质量提升，发明了基于双目融合的海洋图像传感质量控制算法，实现了海洋环境复杂传感精度提升。

提出了基于多项式归约的海上缓存三维布局模式，发明了基于休眠策略的海上缓存静态优化算法，提出了基于时变响应的数据缓存动态更新方法，实现了海洋环境数据传输优化。

提出了基于模糊神经网络的海洋数据复杂非线性映射融合算法，提出了海上多源冲突数据加权组合方法，建立了单船数据融合中心，实现了海洋多源数据融合。该技术可以在海洋信息处理、海洋探测、海洋设备制造等领域进行推广应用，预计可以在基于传感融合的精准海洋测量系统、基于传感融合的海洋水下观测网研究、基于传感融合的海洋导航设备工艺提升等行业进行技术扩散。

技术创新方面：本研究从复杂环境传感精度提升、海洋数据传输优化及海洋多源信息融合开展工作，解决了海洋环境探测中复杂传感、传输与信息融合等问题。

在研究过程中，获授权国家发明专利20项、实用新型19项，软件著作权2项，发表高水平SCI论文25篇。

经济效益方面：通过海洋环境监测、舰船设备制造、传感器研制多领域跨界融合应用，完成直接销售收入25021.76万元，累计增加净利润1843.43万元，累计增加税金1352.39万元。

社会效益方面：国防工业领域，研制的“海洋智能装备岸基操控平台”已应用于青岛海洋科学与技术试点国家实验室，参与了军方组织的“无人系统环境观测协同组网南海实验”同时，研制的HXX-1设备、HXX-2设备、DXXX-1设备、XX-3设备与XX-6设备，应用于13艘海军舰船上。

科研机构领域，海底观测网系统及多套系统成果已应用在浙江大学、同济大学、厦门大学等科研院所。

民用产业领域，嵌有研制系统的AIS9000船舶自动识别系统、S57智能导航移动终端等产品，已在870艘商渔船上进行了应用。