基本情况

为了适应我国海洋发展战略，海洋传感系统实验室主要致力于先进海洋传感器和智能检测系统的研究。致力于解决深海探测、海面目标识别等难题，研发高稳定性海洋探测传感器及检测系统，以服务于国民经济和军事国防等领域的实际应用。该实验室长聘教授1人，教授3人，副教授4人，博士、博士后20余人等，主要研究方向为海洋传感器、海洋目标识别、广域扩频水声定位技术。

研究方向

（1）海洋传感器

1）多传感器智能化水下目标识别：基于多传感器融合构建高精度一体化目标识别系统；基于激光、视觉、声学、力学、磁量、电量多维信息特征；关键点信息结合三维模型求解目标三维位姿；结合目标时空连续性以及外观信息的单相机跟踪。

2）纳米金增强海洋重金属含量光声检测技术：光声二维谱检测技术；纳米银痕量重金属探测；液体光声共振理论浓度检测方法；声信号相位信息检测溶液浓度。

3）光纤式PH值和溶解氧测量传感器海水生态检测：核壳型量子点指示剂包埋技术研究-解决氧敏感测量；光子晶体光纤双参数敏感膜制备-PH值敏感膜;荧光淬火原理探测溶解氧.

4)高速水下成像传感系统：团队具有专业的光学研究小组、嵌入式高速硬件系统小组、机械设计小组和人工智能小组来对智能光学仪器各关键点进行技术攻关；团队长期从事精密光学成像及检测仪器的开发研究，已研发了色散共聚焦传感器、高性能光谱仪、高速可编程相机等仪器，具备了设计高精度稳定光学检测仪器的基础，已申请多项国家发明专利；自主研发的高速相机和DMD已成功运用于高反射曲面三维测量仪、布匹瑕疵检测、高速AI计算等；拟开展水下成像相关技术攻关，解决水下光照影响等问题。

5)海洋微塑料形貌检测：利用线色散共聚焦技术成像通量高的优势，开展针对直径大于20微米的海洋微塑料的表面形貌的快速检测；通过深度学习技术，开展基于三维形貌数据的塑料类型鉴别研究.

6)海洋微塑料拉曼光谱快速鉴定：利用共焦拉曼光谱技术分辨力高的优势，开展针对直径小于20微米海洋微塑料的检测研究；通过并行扫描被测样品，开展快速微塑料光谱检测技术的研究.

7)深海湍流微结构传感器：海海洋湍流混合过程是控制海洋质量、动量、能量输送及全球气候变化的重要过程，对海洋生态环境也有关键影响。海洋湍流的观测设备昂贵且维护成本高，自主研制湍流微结构传感器，可以测量流速剪切、快速温度、湍动能耗散率、热耗散率、涡扩散率、热扩散率及温盐深等参量，用于湍流混合、耗散、海洋层结及温盐深等研究。该设备可以在水下移动平台（如水下滑翔机、水下机器人等）、剖面观测平台、投弃式观测平台等多种平台进行搭载，为海洋模式开发和海洋工程与国防安全保障服务。技术指标：使用深度：0~6000m；快速温度测量范围-5~45℃，精确度<0.005℃，响应时间7ms；流速剪切测量范围：10-10~10-4Wkg-1，精确度<5%；压力测量范围0~60MPa，精确度<0.1%F.S.；常规温度测量范围：-5~45℃，精确度<0.002℃；电导率测量范围0~7S/m，精确度<0.0005S/m；倾角测量范围：0~±90°，分辨率0.1°；振动测量范围：0~±2g，分辨率10-5g.

（2）海洋目标识别

1）基于视觉的车辆识别跟踪系统：基于视觉的方法实现对舱内车辆的监控，一方面可以利用舱内监控相机，另一方面无需在被跟踪车辆上加装任何传感器或通讯装置，保证了系统的普遍适用性。

舱内车辆识别跟踪：

车辆编号检测识别：

2）针对海杂波干扰下的红外图像去噪与目标增强：基于三维图像块匹配算法的红外弱小目标检测；基于空间自适应多模去噪策略的检测算法；基于局部与全局信息结合的单帧检测算法；基于精准管道滤波的多帧检测算法。

3）针对海杂波干扰下的光学图像去噪与目标检测：基于多尺度多方向融合的海上目标检测算法。

4）噪声不确定条件下的非线性目标跟踪方法：容积卡尔曼滤波算法CKF；变分贝叶斯估计算法VB。

5）变结构交互式多模型机动目标跟踪方法

6）量测丢失情况下的目标跟踪方法：基于长短期记忆神经网络LSTM的量测预测算法

7）红外/可见光图像的配准与融合：基于Log-Gabor算法的红外/可见光图像配准方法；基于多尺度变换的红外/可见光图像融合方法。

8）自主水下航行器集群协同定位：针对重尾噪声分布特性改进滤波算法；传感器和水声通信的离群值使实际状态和量测值呈重尾特性；采用合理的重尾分布函数对过程噪声和量测噪声建模；针对重尾噪声模型改进滤波算法；针对航行器在恶劣环境下通信数据丢失的改进；短时无法进行量测更新，采用ANFIS模型预测状态；对量测数据的离群值进行处理，使模型训练数据可靠。

（3）广域扩频水声定位技术

1）水声信号体制及信道处理技术

目前团队承担了JWKJW相关项目（第一期经费150万）；设计了新的扩频导航信号体制，信号处理增益极大提高，>100dB；提出了新的水声传播不确定性多普勒抑制技术，满足深远海定位信号接收要求；开发了信号接收处理板与仿真验证环境。

该技术具有以下优势：水声信号接收信噪比<-100dB；信道多普勒带来的影响<2dB；能够实现千公里以上定位信号覆盖；水声定位信号时间测量精度：<10ms；水声信号干扰抑制能力：10dB。

2）基于量子感知技术的水声传感器

团队已初步构建基于量子感知技术的水声传感模块，可实现水声信号探测；已针对不同海况下水声传感模块的探测潜力进行了分析并承担了JWKJW相关项目（第一期经费200万）。

主要优势如下：量子感知技术可对微弱参量信号进行放大，以极高的灵敏度和精度辨识物理参量变化；目前实验室基于量子感知技术实现的应用，有温度测量、相位测量、光学介质三阶非线性系数测量，均有较高的灵敏度和精度；基于量子感知技术的水声传感器可比现有光学水听器技术的探测潜力提升2个数量级

科研成果

2017年6月，实验室硕士生牛林在第36届中国控制会议论文集中发表论文《基于小波与Radon变换的SAR图像舰船尾迹检测算法》

2019年，实验室硕士生赵婷在中国控制会议论文集中发表论文《Infrared Dim and Small Target Detection and Tracking Based on Single Multi-Frame Algorithm under Sea Clutter Background》

2019年，实验室硕士生王申涛在中国控制会议论文集中发表论文《Infrared And Visual Image Registration Based on Dominant Orientation Align Feature Transform》

2019年12月，实验室参与、负责航天先进技术联合研究中心技术创新项目中“潜艇弱反差尾迹信号图像识别与检测技术研发”

发明专利：一种基于交叉点的激光轮廓传感器标定系统及方法，公开号：CN 110470239 A，公开日：2019年11月19日，专利号：ZL201910724147.8，授权日期：2021年5月18日，专利权人：必威app手机下载官方网站苹果 ，发明人：赵辉；陶卫；吕娜；崔斌；冯宇；孙昊；南卓江；刘凯媚。

专利：

一种激光位移传感器温度自适应补偿方法，公开号：CN 110470227 A，公开日：2019年11月19日，专利号：ZL2019 1 0724152.9，授权日期：2020年8月25日，专利权人：必威app手机下载官方网站苹果 ，发明人：赵辉；陶卫；吕娜；南卓江；崔斌；李智；刘凯媚；冯宇；孙昊。

团队联系人

姓名：陶卫

邮箱：taowei@sjtu.edu.cn