GMSK是目前航空声呐浮标主要使用的数字调频方式。针对查找表(LUT)技术用来替代GMSK数字调制器中复杂的滤波、积分和正余弦函数求解等运算时算法精度不高、资源浪费的问题, 基于GMSK调制信号的研究分析, 改进了高斯预调制信号的数学模型, 推导出关联码元与GMSK各级信号之间的映射关系, 选择优化精简的LUT设计GMSK正交调制方案, 既保证了算法精度, 又使得资源最小化。

激光雷达能够提供高时空分辨率的大气风场数据，为了提高激光雷达在海上浮标等运动平台上的观测精度，开展了基于漂浮式测风激光雷达系统的海气边界层风场反演算法研究。利用自主研发的漂浮式测风激光雷达系统的观测数据，使用浮标平台姿态和径向速度校正方法、速度方位显示（VAD）风场反演方法，以及数据质量控制方法，提高风廓线反演结果的准确性。将同步观测实验结果与风廓线反演结果进行比对验证，结果表明水平风速和风向的比对误差分别为0.3 m/s和2.0°，决定系数分别为0.986和0.996，表明了漂浮式激光雷达风廓线反演算法的准确性。

精确的现场水体光谱特性测量与分析是水色遥感领域亟待解决的重要基础问题。 传统的剖面法、 水面之上法等水体光谱现场测量方法无法直接测得离水辐亮度(Lw), 后处理过程比较复杂, 不确定性较大。 天空光遮挡法(SBA)实现了对水体离水辐亮度的直接测量后处理流程相对简单, 能较好地避免传统现场光谱测量方法的许多不确定因素。 但目前为止, 国际上还没有成熟的基于SBA方法的水体光谱测量系统, 因此基于SBA方法开展新型水体光谱测量系统研制与测试具有重要的理论与现实意义。 作者在系统分析SBA水体光谱现场获取原理的基础上, 介绍了首套基于SBA方法的漂浮式水体光谱测量系统的研发情况, 详细阐述了其硬件结构设计及系统单元设置情况。 通过2017年9月20日珠江口(113°32′38″E, 22°25′43″N)的系统现场测试分析验证了该系统分钟级高频次连续水体光谱采集能力。 该系统实现了连续直接观测得到离水辐亮度和入射辐照度进而计算得到遥感反射率(Rrs)的功能, 其变异系数均小于5%, 将系统观测结果与Maya2000 Pro同步观测获得的遥感反射率对比, 表现出良好的一致性, 证明了该系统采用SBA方法进行水体遥感反射率测量的有效性。 连续观测实验证明了该系统水体遥感反射率测量的稳定性以及快速跟踪水体光学特征变化的能力。 论文指出了基于SBA漂浮式水体光谱测量系统发展起来的漂浮式光学浮标(FOBY)在自阴影评估与校正、 数据质量控制、 数据高频获取、 浮标姿态记录、 多要素联合观测、 长时序大范围组网等方面存在的问题及未来发展前景。 综上所述, 基于SBA方法研发的漂浮式水体光谱测量系统能实现水体光谱的高频观测, 以及水体光学特性的快速变化动态跟踪, 有助于提高现场测量与卫星遥感数据的匹配效率; 基于该系统, 在建立传感器观测网的基础上可以获取水体光谱大数据集, 有利于大幅提高各种卫星数据水色遥感应用潜力。

提出将MEMS矢量水听器应用于潜标系统, 并进行了大量实验验证其可行性。MEMS矢量水听器是一种新型水下声学传感器, 它具有体积小、成本低、一致性高和高灵敏度等优点。将水听器应用于潜标系统, 可以大幅降低阵列孔径, 进而有效地监测海洋声场的矢量信息。矢量水听器矢量通道的指向性与频率无关, 在低频和甚低频同样可以获得良好的空间增益, 应用在低频和甚低频领域中, 可以有效地解决声纳设备体积庞大的问题。经过对系统样机进行多次室内驻波桶调试和外场湖试与海试, 结果表明, 该系统能有效检测海底20~1000 Hz范围内的声场矢量信号, 水听器此时的灵敏度可达-176 dB, 且具有良好的“8”字型指向性。实验结果证明了MEMS矢量水听器应用在潜标系统中进行海洋声场矢量信息探测的可行性, 为MEMS 矢量水听器在水下目标探测领域的研究提供了良好的试验平台, 并为其工程化应用奠定了基础。

航空反潜时,无人机代替有人机对浮标阵进行监听是无人机在未来战场上的重要应用之一.以无人机独立执行监听浮标阵任务为背景,在对跟踪搜潜时浮标阵的布设进行分析并提出无人机航路的代价函数后,根据浮标阵的特点,规划出无人机矩形监听浮标阵方案,并对所规划航路的技术指标进行了分析,最后,通过仿真对此方案进行了验证.仿真结果表明方案可行,为无人机监听浮标阵的实际应用提供了理论决策依据.

针对海面溢油油膜厚度的测量，基于垂直入射式差分激光三角法原理，研制了可机载投放的浮标式油膜厚度测量传感器。介绍了传感器的组成和原理，给出了系统集成与调试过程，以0级陶瓷量块为标准厚度，采用最小二乘拟合高次曲线的方法对传感器进行了标定。选用1.4~9.4 mm量块对传感器进行了精度测量，测量相对误差小于1%。

赤潮爆发时水体叶绿素a质量浓度升高，引起浮游植物吸收系数、光束总吸收系数等水体固有光学性质（IOP）的变化，并导致水体表观光学性质（AOP）的改变。海洋光学浮标可实现水体表观光学性质的定点连续时间序列观测，基于此发展相应的模型方法有望实现赤潮生消全过程的监测。利用一次赤潮生消过程的海洋光学浮标数据，发展了一种赤潮半分析监测方法。该方法首先由光学浮标数据得到的水体光谱漫衰减系数Kd(λ)和遥感反射率rrs(λ)，结合经验确定的水下光场平均余弦进行水体光束总吸收系数a(λ)的半分析估算，然后再半分析反演浮游植物吸收系数aph(λ)和叶绿素a质量浓度。经检验，该方法估算a(675)，aph(675)和叶绿素a质量浓度的中值相对误差分别为8.6%，34.9%和38.9%。将本方法与半分析方法(QAA)和统计回归方法进行了对比分析，本方法的优势在于反演精度较高，所采用的经验参数大都源自辐射传输理论计算、不依赖于浮标数据且对反演结果的影响有限。

介绍利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道进行在轨绝对辐射定标的方法，并选 择了2006年10个时次的卫星数据进行辐射定标试验.将利用这种方法获得的定标结果与FY-2C卫星数据产品中 提供的定标查找表进行比较分析，结果表明两套不同的定标系数反演的大气层顶(TOA)亮度温度的主要差别集中 在云顶、冰雪覆盖区域等低温像元;而在常温区的陆表和海表像元定标结果差别较小，反演的TOA亮温差在2K左 右.提出的替代定标方法可以极大地提高定标频次，为实现FY-2C红外分裂窗通道的实时绝对辐射定标提供了重 要的方法基础.

针对单枚浮标对目标检测能力有限的问题，为了提高对目标的检测性能，根据多枚空投浮标的位置和信息特点，对多枚浮标的检测级融合进行了研究；在对分布式检测融合理论进行研究的基础上，研究了基于分布式检测的浮标信号检测级融合体系结构、融合规则、融合算法等。通过仿真验证，给出了各浮标及融合系统的检测性能曲线，及相关系数、接收机信噪比等参数与检测性能的关系。仿真分析结果表明：经过融合后的浮标信息检测性能优于单枚浮标的检测性能。

海洋光学浮标在水色遥感现场辐射定标和数据真实性检验、海洋科学观测、近海海洋环境监测等方面有重要应用价值。采用子母浮标技术设计了海洋光学浮标系统,该系统可同步测量海面和海水近表层及真光层的光谱辐照度和光谱辐亮度分布、水体光谱吸收/散射系数,以及风速风向等辅助参数。浮标利用GPS定位,采用低功耗的PC104嵌入式电脑作为控制核心实现数据的自动采集,采用CDMA/GPRS无线网络与海事卫星两种方式实现数据和指令的实时传输。近海试验表明,设计的子母浮标能较好地满足水下光辐射测量对浮标姿态和稳性的要求,系统的数据采集和远程传输技术可靠,光学仪器防污染技术能确保光学浮标长期有效地工作。