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丛书编委会
内容提要
学术顾问
前言
第1章 海洋环境监测背景、定义与意义
1.1 海洋环境监测的背景
1.2 海洋环境监测的定义
1.3 海洋环境监测的意义
1.3.1 经济意义
1.3.2 安全意义
1.3.3 生态意义
第2章 海洋环境监测系统发展现状
2.1 监测站
2.2 调查船
2.3 浮标监测
2.4 卫星监测
第3章 海洋环境监测系统发展趋势
3.1 水面无人艇监测系统
3.2 自主水下航行器监测系统
3.3 微小卫星监测系统
3.4 海天耦合无人监测系统
第4章 水面无人艇系统概述
4.1 背景
4.2 发展历史
4.3 系统架构及功能
4.3.1 水面无人艇基本架构
4.3.2 水面无人艇基本导航系统
4.4 水面监测关键技术
第5章 航行状态估计
5.1 基于IMU和GPS的状态估计
5.1.1 噪声和累积误差的消除
5.1.2 模型不确定性的处理
5.1.3 传感器故障的调节
5.1.4 多传感器信息融合
5.1.5 基于其他传感器的估计
5.2 态势感知
第6章 水面无人艇航行建模与控制技术
6.1 水面无人艇航行系统及控制策略
6.1.1 典型水面无人艇的导航控制系统
6.1.2 水面无人艇控制策略
6.2 水面无人艇数学建模
6.2.1 水面无人艇动力学模型
6.2.2 水面无人艇运动模型
6.3 水面无人艇智能路径规划和控制
6.3.1 碰撞风险评估策略
6.3.2 水面无人艇运动规划
6.3.3 水面无人艇智能导航
第7章 水面无人艇水面环境感知技术
7.1 环境感知技术
7.1.1 被动环境感知
7.1.2 主动环境感知
7.2 用于环境感知的新型探测器
7.2.1 微型USB探头
7.2.2 Conduino设计
7.2.3 实验结果与讨论
第8章 水面无人艇水面通信网络技术
8.1 水声通信
8.1.1 水声通信链路强度模型
8.1.2 通信能量损失模型
8.1.3 水面无人艇运动模型
8.1.4 海洋环境影响模型
8.1.5 实验与分析
8.2 无线通信
8.2.1 整体结构
8.2.2 船舶智能数据传感的总体结构
8.2.3 水面无人艇终端软件设计
8.2.4 通信协议的建立
8.2.5 实验与分析
第9章 自主水下航行器系统概述
9.1 背景
9.2 发展历史
9.3 系统架构及功能
9.3.1 能源系统
9.3.2 自主控制系统
9.3.3 导航系统
9.3.4 通信系统
9.3.5 任务载荷系统
9.4 主流自主水下航行器系统介绍
第10章 自主水下航行器航行建模与控制技术
10.1 数学建模和仿真
10.1.1 自主水下航行器运动学和动力学
10.1.2 推力流体动力学建模
10.1.3 一般动力学模型
10.2 运动控制策略
10.2.1 控制算法
10.2.2 水平面的速度和位置控制
10.2.3 垂直面俯仰和升沉联合控制
10.3 全耦合6自由度控制
10.3.1 控制准则设计与分析
10.3.2 控制分配
第11章 实时最优制导和避障技术
11.1 动力学方程
11.2 实时最优制导
11.3 二维平面轨迹控制
11.4 测试工具和传感结构
11.5 路径跟随算法
11.6 计算机模拟和海上试验
第12章 基于分散控制函数的编队制导
12.1 虚势框架
12.1.1 被动性
12.1.2 局部最小值
12.1.3 势轮廓生成器和分散控制功能
12.1.4 转子矫正
12.2 势编队框架
12.3 大型Aries-precursor AUV平台
12.3.1 航行器的模型动态
12.3.2 控制
12.4 状态估计与信号控制
12.4.1 障碍分类
12.4.2 状态估计
12.4.3 测量和处理噪声
12.4.4 控制信号调节
12.5 模拟结果
12.5.1 模拟1
12.5.2 模拟2
第13章 自主水下航行器水下环境感知技术
13.1 传感器结构
13.1.1 载荷传感器
13.1.2 导航传感器
13.2 水下整合平台
13.2.1 空间和时间覆盖范围和分辨率
13.2.2 自治功能
13.3 NTNU联合水下环境监测
13.3.1 综合航行作业
13.3.2 方法
13.3.3 观测结果
13.3.4 二次巡航——北极行动
13.4 AUV Urashima海底地形观测
13.4.1 AUV Urashima简介(https://www.daowen.com)
13.4.2 细尺度熔岩流分布的水下观测
13.4.3 热液站点水下图像观测
第14章 自主水下航行器水下短程水声通信技术
14.1 水下声学通信网络
14.2 水下数据传输信道特性
14.2.1 声信号电平
14.2.2 信号衰减
14.2.3 路径损耗
14.2.4 水下多径特性
14.2.5 多普勒效应
14.2.6 噪声
14.3 短程信道建模
14.3.1 信噪比的频率相关分量
14.3.2 信道带宽
14.3.3 信道容量
14.3.4 短程水声通信中的误码率
14.4 编队网络协议设计技术
14.4.1 MAC协议
14.4.2 分组路由
第15章 微小卫星系统概述
15.1 背景
15.2 发展历史
15.3 系统架构及功能
15.3.1 微小卫星分系统介绍
15.3.2 微小卫星对地观测的应用
第16章 卫星姿态控制技术
16.1 姿态确定
16.1.1 航天器轨道位置的确定
16.1.2 轨道计算算法
16.1.3 地磁场模型
16.1.4 板载传感器
16.1.5 姿态估计
16.1.6 两体引力模型对姿态计算的影响
16.2 姿态控制
16.2.1 制动器
16.2.2 线性二次调节
第17章 卫星电源设计技术
17.1 架构权衡研究
17.2 能量储存解决方案
17.3 太阳能发电与储能
17.3.1 无管制总线
17.3.2 受管制总线
17.3.3 环型总线
17.4 能量平衡计算
第18章 卫星天基监测技术
18.1 HY
2A卫星
18.1.1 仪器描述
18.1.2 算法和数据处理方法
18.1.3 初步结果
18.2 CFOAST卫星
18.2.1 仪器描述
18.2.2 SWIM海洋波浪测量原则
18.2.3 预期结果
18.3 多星联测
18.3.1 海浪遥感观测空间覆盖
18.3.2 海浪遥感时间覆盖
18.3.3 海浪遥感融合产品
18.4 AIS海洋监测卫星
18.4.1 AISSat
1和AISSat-2
18.4.2 NorSat
1和NorSat-2
18.4.3 基于AIS监测
第19章 卫星通信网络技术
19.1 轨道和传输媒介
19.1.1 斜距与自由空间损耗
19.1.2 通信时间和数据吞吐量
19.1.3 大气损耗
19.2 多普勒频移
19.2.1 多普勒频移现象的物理解释
19.2.2 多普勒频移与卫星通信
19.2.3 克服多普勒频移
19.2.4 计算多普勒频移的替代方法
19.3 基带调制
19.3.1 通用基带调制技术
19.3.2 解调测试
19.4 FM调制
19.4.1 FM调制理论
19.4.2 立方星FM调制的优势
19.4.3 调制器对齐
19.4.4 解调器测试
19.5 传输线
19.5.1 传输线理论
19.5.2 传输线测试
19.5.3 前置放大器
19.6 天线
19.6.1 定向增益
19.6.2 极化
19.6.3 ION卫星天线
19.6.4 ION地面站天线
19.6.5 天线旋转和校正
19.7 噪声
19.7.1 噪声理论
19.7.2 天线噪声
19.7.3 噪声计算
19.8 链路预算
第20章 多源异构监测信息深度融合
20.1 异构数据和数据融合
20.2 融合架构
20.3 基于深度学习的深度融合
第21章 基于监测信息的大数据挖掘
21.1 数据挖掘介绍
21.1.1 数据挖掘产生背景
21.1.2 数据挖掘分析方法
21.2 数据挖掘算法
21.2.1 数据挖掘步骤
21.2.2 数据挖掘算法分类
21.3 基于深度学习的海洋大数据挖掘
21.3.1 深度学习起源
21.3.2 深度学习关键算法原理
21.3.3 深度学习在海洋大数据挖掘中的研究及应用
第22章 监测数据应用实例
22.1 无人海事监测体系结构
22.1.1 多种类机器人监测类型
22.1.2 系泊和准静态监测类型
22.1.3 无人驾驶船舶和自主航运
22.1.4 小卫星和无人驾驶载具系统
22.1.5 海洋自主系统的应用
22.2 海事数据分析算法
22.2.1 海洋环保大数据统计分析
22.2.2 海洋环保大数据信息融合处理
22.3 海洋环保大数据统计分析及信息融合算法改进
22.3.1 关联规则特征提取
22.3.2 模糊C均值聚类及环保监测诊断实现
22.3.3 仿真实验与结果分析
22.4 SOM算法在海洋大数据挖掘中的应用初探
22.4.1 自组织映射算法
22.4.2 基于SOM的海洋噪声数据分析
结语 展望与挑战
参考文献
