基于虚拟仪器技术的海洋移动气象观测系统.PDFVIP

基于虚拟仪器技术的海洋移动气象观测系统 1 2 3 2 兰志刚 ，龚德俊 ，于新生 ，李思忍 （1. 中海实业信息技术开发分公司，北京 1000 16 ；2 . 中国科学院 海洋研究所 山东青岛2 6607 1；3 . 中国 海洋大学 山东青岛2 66003 ） 摘要：介绍一种自主研发的、基于Labview虚拟仪器技术的海洋移动气象观测系统，它可广 泛用于各种舰船、海洋移动平台上，能够有效地去除安装平台的移动给风参数测量造成的影 响，从而给出真风速、真风向、温度、湿度、气压、安装平台移动轨迹、速度等参数，并能 够实时地显示相关参数的随时间的变化趋势，为海洋气象的研究及预报工作提供真实有效的 原始数据分析资料。 关键词：虚拟仪器；真风速；G P S ；罗径；L a b V I E W 中图分类号：P 736.2 1 文献标识码：A 文章编号：1000-3096(2005)03-0012-05 为了开展海面风场变化规律、影响因子以及 段的平均处理结果。采样界面为一虚拟仪器面板， 气象条件对海洋灾害 （如海浪、风暴潮）的影响作 风速风向等参数分别用指针表盘和数字表盘显示， 用研究，建立海洋风暴潮预报模型，预报海洋气候 系统同时还给出了上述参数的趋势图显示，可以方便 变化，需要准确、及时地采集现场气象资料。行驶 用户对相关的气象参数进行实时分析。由于采样系统 于各海域的各种舰船为海洋气象观测系统提供了方 完全兼容NMEA 0 138 标准，任何厂家生产的符合上 便的测量平台。然而，由于舰船是一个移动的测量 述标准的气象、GPS 及罗经设备均可接入此系统，实 平台，这就决定了舰船上的气象站直接测量的风要 现本系统所提供的所有功能。 素，是一个合成了舰船移动速度的合成矢量，而并 1 系统的测量原理 非风参数的真值。要得出风参数的真值，必须结合 固定在地面上的气象站中的风传感器，在安装时 舰船的移动速度，分解实测的风矢量，从而准确地 通常选择正北作为风向传感器的零方向位置，由于 求得相应的风参数。船载GP S 和罗经可以提供实时 其参考点位置固定不变，当传感器受风时，其读数 的船向船速数据，通过必要的矢量运算，就可以在 即为真风速值。而当其安装于行进中的舰船上时， 移动测量平台上实现对风参数真值的实时测量。为 通常以船首方向作为风向传感器的零方向位置，其 此，作者建立在N I （N at ion al In strum en t s ）公司 参考点将随船只运动发生改变，因此所测的风要素 虚拟仪器技术的基础上，开发了这套海洋移动气象 是一个以舰船本身作为参考系、以船首方向作为零 观测系统。 方向、合成了舰船移动速度的合成矢量，而并非风 本系统利用NI 公司的LabVIEW 图形化开发环 参数的真值。要得出风参数的真值，必须结合舰船 境研制而成，采用NI 公司的虚拟仪器技术作为该测 量系统核心构建平台，完成相关仪器的控制、综合 收稿日期：2 0 0 4 -0 6 -0 2 ；修回日期：2 0 0 5 -0 1-0 4 数据的采集、运算和储存。整个测量系统由计算 基金项目：中国科学院重大科技合作项目(H4 2 0 32 6 0 2) ; 机、多串口扩展板、自动气象站、G P S 以及罗经 中国科学院海洋研究所知识创新领域前沿项目 组成，可以实时地测量顺时真风速、真风向；瞬