葉 穎，馮林強(qiáng)，成方林，李 博

(國(guó)家海洋技術(shù)中心，天津 300112)

基于ARM的海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

葉 穎，馮林強(qiáng)，成方林，李 博

(國(guó)家海洋技術(shù)中心，天津 300112)

針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的基于單片機(jī)或PC/104的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的不足，介紹了一種基于ARM（Advanced RISC Machines）平臺(tái)和單片機(jī)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它結(jié)合了國(guó)外先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，具有功耗低、體積小、性能高，軟、硬件擴(kuò)充靈活的特點(diǎn)，其通用性、模塊化和可擴(kuò)展性能滿足浮標(biāo)、船用氣象儀等海洋水文氣象儀器設(shè)備研發(fā)的需求。

ARM；數(shù)據(jù)采集；嵌入式

海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的主要功能是按《GB/T 14914-2006海濱觀測(cè)規(guī)范》的要求長(zhǎng)期、連續(xù)、自動(dòng)地觀測(cè)表層海水溫度、表層海水鹽度、潮汐、波高、波周期、波向、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、降水量和能見度等水文氣象要素，適用于海岸、海島海洋站和海上油氣平臺(tái)等，是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分。為適應(yīng)海洋預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)研究的需求，海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)的要素將逐步增加，功能將更加復(fù)雜[1]。

目前，國(guó)內(nèi)該系統(tǒng)大多數(shù)采用單片機(jī)平臺(tái)或PC/104平臺(tái)來開發(fā)。采用單片機(jī)開發(fā)，雖然具有價(jià)格便宜、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，但其處理速度、存儲(chǔ)容量及軟件硬件擴(kuò)展方面受到一定的限制，無法滿足系統(tǒng)功能日益復(fù)雜的需求；采用PC/104為開發(fā)平臺(tái)，雖然軟件硬件容易擴(kuò)充，但功耗高、體積大、應(yīng)用范圍有限。

ARM是32位的RISC微處理器，它有很高的運(yùn)算速度和處理能力，具有體積小、功耗低、成本低、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，并且支持Linux操作系統(tǒng)。目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于工業(yè)控制、通信系統(tǒng)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。

本文的主要目的是設(shè)計(jì)一種軟硬件擴(kuò)充方便靈活、低功耗、高性能的基于ARM的海洋站水文氣象數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。按照《海濱觀測(cè)規(guī)范》的要求，對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、降水、能見度、水位、水溫、鹽度等要素進(jìn)行采集、質(zhì)量控制、計(jì)算處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊傳輸，縮短系統(tǒng)的開發(fā)周期，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)集成的靈活性。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 開發(fā)平臺(tái)

系統(tǒng)硬件采用UC-7408。UC-7408是MOXA公司專為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的智能通信服務(wù)器，采用高性能、低成本、低功耗的32位RISC微處理器作為中央處理器，具備8個(gè)RS-232/422/485串口、雙10/100 Mbps以太網(wǎng)端口、1個(gè)PCMCIA、1個(gè)USB接口及用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)擴(kuò)充的CF卡接口，此外還配置了8個(gè)DI/DO通道，可用來處理I/O端口發(fā)生的事件[2]。

1.2 模擬信號(hào)和頻率量信號(hào)采集

使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)多路模擬信號(hào)、頻率信號(hào)和數(shù)字I/O信號(hào)的采集，將采集的信號(hào)通過串口傳輸給UC-7408，采集單元電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集單元電路設(shè)計(jì)原理圖

1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

由于海洋站水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)采集的要素多，需要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，采集系統(tǒng)選用大容量的CF卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。上位機(jī)可以發(fā)送命令向采集系統(tǒng)補(bǔ)要觀測(cè)數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件開發(fā)平臺(tái)

在Linux操作系統(tǒng)下使用C語言開發(fā)系統(tǒng)軟件。Linux是一個(gè)多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，具有開源性、支持多任務(wù)、多用戶、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。C語言具有代碼可讀性好、可移植性好、運(yùn)行效率高、升級(jí)維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，適合用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

2.2 軟件總體設(shè)計(jì)

按照模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。主要模塊有初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和命令解析處理模塊。

（1）初始化模塊

為應(yīng)用軟件的運(yùn)行做準(zhǔn)備，主要是對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行自檢，讀取設(shè)置參數(shù)和暫存的數(shù)據(jù)，初始化硬件接口，設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等。

（2）數(shù)據(jù)采集模塊

通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分析傳感器或單片機(jī)采集模塊的數(shù)據(jù)傳輸格式，獲取相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器定標(biāo)參數(shù)計(jì)算工程量。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊

由于海洋站現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣，干擾源較多，為了減少對(duì)采樣數(shù)據(jù)的干擾，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，剔除其中的奇異項(xiàng)。計(jì)算及處理的數(shù)據(jù)有：氣溫、相對(duì)濕度、本站氣壓、能見度、表層海水溫度、表層海水鹽度每分鐘的平均值、日界內(nèi)的最大值和最小值；每分鐘的降水量、20時(shí)至08時(shí)降水總量、08時(shí)至20時(shí)降水總量和1 d內(nèi)降水總量；風(fēng)速和風(fēng)向每分鐘的平均值、日界內(nèi)的最大風(fēng)速及對(duì)應(yīng)風(fēng)向和出現(xiàn)的時(shí)間、極大值及對(duì)應(yīng)的風(fēng)向及出現(xiàn)的時(shí)間、出現(xiàn)大于17 m/s的大風(fēng)起止時(shí)間段；每分鐘潮位的平均值，日界內(nèi)高潮潮高及對(duì)應(yīng)的潮時(shí)，低潮潮高對(duì)應(yīng)的潮時(shí)；分析波浪數(shù)據(jù)，計(jì)算波浪特征值數(shù)據(jù)；分析海流數(shù)據(jù)，計(jì)算海流特征值數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)顯示模塊

按相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求顯示所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，采用分頁的方式顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，便于用戶安裝、調(diào)試和維護(hù)。

（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

首先將采集數(shù)據(jù)存入臨時(shí)數(shù)據(jù)文件，每個(gè)要素1個(gè)月生成1個(gè)數(shù)據(jù)文件。跨日界時(shí)，將每個(gè)要素1 d內(nèi)處理生成的數(shù)據(jù)作為一條記錄存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，并初始化相應(yīng)的臨時(shí)文件。當(dāng)系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí)，初始化模塊將自動(dòng)讀取臨時(shí)數(shù)據(jù)文件。

（6）通信管理模塊

根據(jù)具體應(yīng)用，選擇 RS-232/RS-442/RS-485、GSM、CDMA/GPRS、VHF、因特網(wǎng)、北斗衛(wèi)星或Inmarsat-C等通信方式與上位機(jī)通信。通信管理模塊根據(jù)通信方式，調(diào)用相應(yīng)的通信模塊與上位機(jī)通信。

（7）參數(shù)設(shè)置模塊

對(duì)站位信息、傳感器信息、接口、通信、時(shí)間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等信息進(jìn)行設(shè)置。站位信息有站代碼、站位經(jīng)緯度、海拔高度等；傳感器信息有傳感器是否開啟、傳感器類型、傳感器參數(shù)等；通信設(shè)置主要內(nèi)容有通信類型、通信端口、通信協(xié)議等；存儲(chǔ)設(shè)置包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類型和存儲(chǔ)時(shí)間等。

（8）命令解析處理模塊

上位機(jī)通過向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送命令，得到系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)后，對(duì)系統(tǒng)配置參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收到上位機(jī)發(fā)送的命令后，對(duì)命令進(jìn)行解析。如果是數(shù)據(jù)命令，組織相應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)或配置參數(shù)向上位機(jī)發(fā)送；如果是配置命令，則對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的配置參數(shù)進(jìn)行修改。采用命令交互形式，能夠?qū)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)和管理，便于用戶使用。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件流程圖

2.3 主要模塊實(shí)現(xiàn)

2.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通信部分主要通過串口來實(shí)現(xiàn)，因此開發(fā)串口驅(qū)動(dòng)程序是軟件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)基本且重要的任務(wù)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有串口驅(qū)動(dòng)程序，串口接受和發(fā)送管理模塊。

（1）串口驅(qū)動(dòng)程序

為了有效管理和使用串口，開發(fā)了串口驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的讀寫操作。

串口設(shè)置主要驅(qū)動(dòng)函數(shù)：

（2）串口接收和發(fā)送管理模塊

每個(gè)串口分別建立一個(gè)接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)，將采集到的數(shù)據(jù)放入對(duì)應(yīng)的接收緩沖區(qū)中，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入對(duì)應(yīng)的發(fā)送緩沖區(qū)中。緩沖區(qū)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，提高了串口接收和發(fā)送的效率。

①串口接收管理[3]

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要對(duì)多個(gè)串口進(jìn)行接收數(shù)據(jù)的操作。若采用阻塞模式，每個(gè)串口的讀取操作都需要一個(gè)獨(dú)立的線程在工作，這將加大系統(tǒng)的開銷。若采用無阻塞模式，輪詢頻率低容易丟失數(shù)據(jù)，輪詢頻率高則會(huì)浪費(fèi)大量CPU時(shí)間。信號(hào)驅(qū)動(dòng)方式在一個(gè)進(jìn)程中僅支持一個(gè)SIGIO信號(hào)，常用于接收緊急數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為多串口采集，不希望任何一個(gè)流被阻塞。針對(duì)上述的問題，I/O多路轉(zhuǎn)接技術(shù)是一種比較好的解決方案。

I/O多路轉(zhuǎn)接技術(shù)是先構(gòu)造一張有關(guān)描述符的列表，然后調(diào)用一個(gè)函數(shù)，僅當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)描述符已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行I/O時(shí)才返回，否則一直處于阻塞狀態(tài)。在返回時(shí)，該函數(shù)告知進(jìn)程哪些描述符已經(jīng)準(zhǔn)備好可以進(jìn)行I/O。

每次循環(huán)時(shí)，都采用select函數(shù)查詢是否有描述符準(zhǔn)備好，有則進(jìn)行處理，無則處于阻塞狀態(tài)，直到有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好為止。在處于阻塞的時(shí)間里面，可以讓CPU處理其他事務(wù)，避免了輪詢方式所占用的大量CPU時(shí)間。

串口接收管理流程圖如圖3所示。

②串口發(fā)送管理

發(fā)送管理模塊查詢緩沖區(qū)中的內(nèi)容，采用分包的形式發(fā)送緩沖區(qū)中的內(nèi)容，使每個(gè)緩沖區(qū)都有相同的機(jī)會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。

部分程序如下所示：

圖3 串口接收管理流程圖

2.3.2 數(shù)據(jù)處理模塊

（1）數(shù)據(jù)報(bào)文解析

將數(shù)據(jù)采集到緩沖區(qū)后，需要對(duì)環(huán)形緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并保存在生成的文件中。

以XQY1-1氣壓傳感器為例介紹氣壓傳感器的數(shù)據(jù)解析，其它數(shù)據(jù)解析類似。XQY1-1氣壓傳感器觀測(cè)本站氣壓，傳感器通過RS232端口輸出，每s輸出一組觀測(cè)數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)格式為：$BP,XXXX.X＜cr＞＜lf＞。如：$BP，1012.4＜cr＞＜lf＞。

如果觀測(cè)數(shù)據(jù)完整，在解析數(shù)據(jù)時(shí)首先找出整條報(bào)文數(shù)據(jù)的開始字符和結(jié)束字符，并按照數(shù)據(jù)長(zhǎng)度截取觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際測(cè)量值，最后將解析出的觀測(cè)數(shù)值放入臨時(shí)緩沖區(qū)等待保存。

（2）數(shù)據(jù)處理[4]

對(duì)于解析后的數(shù)據(jù)，根據(jù)《海濱觀測(cè)規(guī)范》中對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的要求，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理。

高低潮及對(duì)應(yīng)潮時(shí)的挑選比較復(fù)雜。《海濱觀測(cè)規(guī)范》中對(duì)高（低）潮挑選的基本要求是：幅度超過10 cm且時(shí)間超過2 h者應(yīng)作為一個(gè)高（低）潮來挑選。因此，首先確定高（低）潮可能出現(xiàn)的區(qū)間，其次計(jì)算這些區(qū)間可能出現(xiàn)高（低）潮高及對(duì)應(yīng)的潮時(shí)，最后再確定真正的高（低）潮高及對(duì)應(yīng)的潮時(shí)。

①確定高（低）潮可能出現(xiàn)的區(qū)間

如果把潮汐隨時(shí)間的變化看成一條連續(xù)變化的曲線，這樣高潮只能出現(xiàn)在此曲線的峰（在某一區(qū)間內(nèi)的最大值），低潮只能出現(xiàn)在此曲線的谷（在某一區(qū)間內(nèi)的最小值）。因此，確定高（低）潮可能出現(xiàn)的區(qū)間，即成了求潮汐變化曲線的峰和谷。

假設(shè)共有連續(xù)3 d的每分鐘的潮汐數(shù)據(jù)，共4 320個(gè)數(shù)據(jù)。在觀測(cè)日界到來時(shí)，先用9999做為本日內(nèi)每分鐘的潮汐值。每計(jì)算出一個(gè)潮汐值，用測(cè)量的潮汐值代替9999。

假設(shè)step為向前滑動(dòng)的步長(zhǎng)，值為60；value為判斷潮汐升降時(shí)的閾值；i計(jì)算升降數(shù)值的個(gè)數(shù)，其范圍是1≤i≤4320/step-1。

Xi*step和X(i+1)*step這兩個(gè)數(shù)中，只要其中有一個(gè)為9999，則不能判斷在區(qū)間[i*step,(i+1)*step]內(nèi)潮汐的升降趨勢(shì)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)為0。如果Xi-Xi+offset＜-value，表示潮汐處于下降趨勢(shì)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)為-1。如果Xi-Xi+offset＞value，表示潮汐處于上升趨勢(shì)，把計(jì)算結(jié)果設(shè)為1。這樣計(jì)算后得到一個(gè)含71個(gè)表示潮汐升降趨勢(shì)數(shù)據(jù)的數(shù)組，則可以判斷出各峰（谷）所在的區(qū)間，當(dāng)數(shù)組中的數(shù)值由負(fù)數(shù)變?yōu)檎龜?shù)時(shí)，有一個(gè)谷出現(xiàn)，反之肯定有一個(gè)峰出現(xiàn)，當(dāng)數(shù)值為零時(shí)忽略不計(jì)。

確定每個(gè)波峰（谷）內(nèi)出現(xiàn)可能的高（低）潮潮高和對(duì)應(yīng)潮時(shí)

假設(shè)y=f(x)是[a,b]區(qū)間內(nèi)潮汐隨時(shí)間變化的函數(shù)。根據(jù)連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)，[a,b]區(qū)間上的連續(xù)函數(shù)y=f(x)至少存在一個(gè)區(qū)間[a1,b1]（其中[a,b]包含[a1,b1])，使得函數(shù)f(x)在[a1,b1]上達(dá)到最大值。同理，在[a,b]區(qū)間上至少存在一個(gè)[a2,b2]，使得函數(shù)f(x)在[a2,b2]上達(dá)到最小值。因此，只要找出[a,b]內(nèi)函數(shù)的最大值即可確定高潮的潮高，關(guān)鍵是確定高潮所對(duì)應(yīng)的潮時(shí)。設(shè)高潮為maxab，根據(jù)此值在[a,b]內(nèi)找所有的最大值區(qū)間[ai,bi],其中 i≥1。

當(dāng)i=1時(shí)，表示最大值只在一個(gè)閉區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)。假設(shè)在閉區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的最高值的個(gè)數(shù)為n（n≥1）。如果n為奇數(shù)，則(n+1)/2點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為高（低）潮對(duì)應(yīng)的潮時(shí)；如果n為偶數(shù)，則n/2點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為高（低）潮對(duì)應(yīng)的潮時(shí)。

當(dāng)i＞2時(shí)，表示最高（低）值在多個(gè)閉區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)，此時(shí)先計(jì)算出最高（低）值持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)閉區(qū)間數(shù)個(gè)數(shù)。設(shè)此值為m（m≥1），若m為奇數(shù)，取(m+1)/2為高（低）潮出現(xiàn)的閉區(qū)間；若m為偶數(shù)，取m/2為高（低）潮出現(xiàn)的閉區(qū)間。確定好這個(gè)閉區(qū)間，計(jì)算潮時(shí)的方法和i=1時(shí)相同。

2.3.3 命令解析處理模塊

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)接收處理機(jī)之間的命令見表1。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收到命令后，對(duì)命令進(jìn)行分析，然后組織相應(yīng)數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)由數(shù)據(jù)包和一個(gè)結(jié)束包組成。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、整日數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)3類。

表1 命令類型

3 總結(jié)

通過將PWD20能見度儀、XZY3數(shù)據(jù)采集器、SCA11-3型水位計(jì)、聲學(xué)測(cè)波儀探頭分別與4個(gè)串口連接，Console Port作為通信端口與PC連接。在PC機(jī)上運(yùn)行超級(jí)終端，對(duì)設(shè)計(jì)的海洋水文氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

本文以通用性、模塊化和可擴(kuò)展性為目標(biāo)，硬件平臺(tái)采用了ARM處理器與單片機(jī)處理器相結(jié)合的方式，在Linux操作系統(tǒng)下使用C語言開發(fā)應(yīng)用軟件，建立了一個(gè)功耗低、體積小、性能高，軟件和硬件擴(kuò)充方便靈活的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能滿足海洋站、船舶、浮標(biāo)等海洋水文、氣象、水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)的需求。

[1]侍茂崇，高郭平，鮑獻(xiàn)文.海洋調(diào)查方法[M].青島：青島海洋大學(xué)出版社，2007：1-22.

[2]Moxa.UC-7408_Users_Manual_v6(6 th)[M],2009.

[3] 李萌.Linux操作系統(tǒng)多串口編程技術(shù)[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2008，37（3）：1-4.

[4]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T14914-2006.海濱觀測(cè)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

Research on High Accuracy Frequency Estimating and the Frequency Stability of Line Spectrums Radiated by Ships

LIU Bao-liang1,XU Quan-jun2,DENG Yu-fen1,SUN Fang1
（1.Navel Institute Hydrographic Surveying and Charting,Tianjin 300061,China;2.Meteorological and Hydrological Bureau of General Staff Headquaters,Beijing 100081,China）

As the progress of underwater acoustic technology,very low frequency signal analysis attracts more and more interests.The stability analysis of very low frequency is quite important to line spectrum detection.Traditional adaptive frequency estimator cannot reach the qualification under low signal to noise ratio circumstance.To enhance the ability of line spectrum detection and increase the accuracy of frequency estimating,the adaptive frequency estimator was combined with an adaptive line enhancer with coherent adder.The simulation confirms its well performance of frequency estimating under low signal to noise ratio.Sea trial data analysis indicates that the very low frequency line spectrums radiated by ships are quite stable and the frequency instability is within±0.01 Hz.

frequency estimating of line spectrum;coherent adder adaptive;very low frequency

P715，TP274+.2

B

1003-2029（2012）02-0040-05

2011-11-16

葉穎（1987-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楹Ｑ笥^測(cè)。