[實(shí)用新型]全新的海浪觀測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820102723.2
• 申請日: 2008-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN201221947Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫強(qiáng);張訓(xùn)械;王鑫;孫瀛
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門瀛寰電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C13/00
• 分類號(hào): G01C13/00;G01S13/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 許 偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種波浪觀測裝置，特別是涉及一種全新的海浪觀測方法及其裝置。

背景技術(shù)

目前，已有的波浪監(jiān)測手段很多，但都分別存在一定的缺陷：

(1)浮標(biāo)波浪儀：無法在海流較強(qiáng)的海域使用。浮標(biāo)受到錨鏈的束縛，測量誤差較大。只能測量單點(diǎn)的波浪。

(2)氣介式聲學(xué)波浪儀：需要依托固定的安裝地點(diǎn)，應(yīng)用受到一定的限制。且安裝平臺(tái)往往會(huì)對(duì)波浪產(chǎn)生破壞。只能測量單點(diǎn)的波浪。

(3)坐底式水聲波浪儀：在大浪情況下測量誤差大，限制了其應(yīng)用范圍。如果要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，必須牽引電纜上岸，電纜的布設(shè)和維護(hù)都十分困難。只能測量單點(diǎn)的波浪。

(4)壓力式波浪儀：無法測量高頻的波浪。如果要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，必須牽引電纜上岸，電纜的布設(shè)和維護(hù)都十分困難。只能測量單點(diǎn)的波浪。

(5)光學(xué)波浪儀：無法在夜間使用，無法在霧天使用，大浪情況下測量誤差較大。儀器測量精度受觀測員經(jīng)驗(yàn)和主觀影響大，人員素質(zhì)對(duì)觀測結(jié)果影響很大。無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測。觀測人員工作量大。只能測量單點(diǎn)的波浪。

(6)導(dǎo)航雷達(dá)波浪儀：價(jià)格昂貴，受降水影響嚴(yán)重。中到大雨的情況下無法準(zhǔn)確測量。在我國這樣的大洋西岸國家，熱帶風(fēng)暴是最重要的海洋災(zāi)害天氣，而此儀器恰好此情況下無法使用，因此應(yīng)用上意義不大。

(7)地波雷達(dá)波浪儀：價(jià)格極其昂貴，雖能測量波浪，但是測量的精度尚未得到很好的驗(yàn)證，資料準(zhǔn)確性并不完全可靠。

(8)微波高度計(jì)：僅能測量衛(wèi)星軌道正下方一條線上的波浪的有效波高，受降水影響比導(dǎo)航雷達(dá)波浪儀還要嚴(yán)重。作為衛(wèi)星遙感手段，時(shí)間和空間覆蓋率都十分低，不能實(shí)現(xiàn)全球的連續(xù)密集觀測。

(9)合成孔徑雷達(dá)：價(jià)格極其昂貴。雖然是衛(wèi)星遙感手段，卻難以實(shí)現(xiàn)全球的觀測。

一種習(xí)用的GPS波浪儀Oceanpal(如圖1所示)是西班牙Starlab公司生產(chǎn)的，它是一個(gè)軟件GPS接收機(jī)，由兩副天線1’和前端模塊2’組成。朝下的左旋極化天線11’接收海面反射波，朝上的是右旋極化天線12’接收直達(dá)波。前端輸出16MHz中頻數(shù)據(jù)流。觀測數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)并用軟件處理。軟件部分完成對(duì)GPS信號(hào)的捕獲、跟蹤，跟蹤包括粗跟蹤，頻率間隔100Hz，和細(xì)跟蹤頻率間隔2Hz兩部分。當(dāng)信號(hào)鎖定以后，接收機(jī)利用接收到的四顆以上衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行定位并給出反射信號(hào)的仰角和方位角，生成0級(jí)數(shù)據(jù)。它包含了直達(dá)波和反射波的復(fù)數(shù)相關(guān)波形，以及定位數(shù)據(jù)。0級(jí)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，脫機(jī)處理。從0級(jí)數(shù)據(jù)計(jì)算得到海面有效波高(SWH)和海面平均高度。Oceanpal波浪儀采用軟件接收機(jī)處理方式，具有靈活性特點(diǎn)。但是，這種接收機(jī)不能夠連續(xù)工作，即該儀器觀測一分鐘以后，停止觀測和開始用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)觀測結(jié)果處理，得到0級(jí)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理一般需要1-3分鐘處理時(shí)間，待生成0級(jí)數(shù)據(jù)和寫入一個(gè)文件以后，再進(jìn)行下一次的波浪觀測。其次，Oceanpal波浪儀是接收GPS的C/A碼信號(hào)，采用相干處理計(jì)算SWH的。C/A碼的測量精度是GPS定位方式中最差的。因此，這種儀器不足之處是，不能夠提供連續(xù)觀測數(shù)據(jù)和精度受到限制。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的一個(gè)目的就是提供一種能夠連續(xù)輸出波高和波周期、精度高、低功耗、非接觸、便于安裝和維護(hù)、具有全天候工作能力的全新的海浪觀測裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

本實(shí)用新型是一種全新的海浪觀測裝置，它包括兩副天線、兩路GNSS接收機(jī)、基帶處理器、數(shù)據(jù)處理和控制裝置；兩副天線分別為接收右旋極化直達(dá)波的右旋天線和接收經(jīng)過海面反射的左旋極化反射波的左旋天線，該右旋天線和左旋天線分別連接兩路可對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、混頻和IF模擬信號(hào)采用GNSS的接收機(jī)前端，GNSS接收機(jī)輸出端連接可對(duì)接收信號(hào)的捕獲、跟蹤和定位計(jì)算的基帶處理器的輸入端，基帶處理器通過USB接口連接數(shù)據(jù)處理和控制裝置。

所述的基帶處理器包括基帶處理芯片ATR0621。

所述的GNSS接收機(jī)包括低噪聲放大器、梳狀濾波器、RF集成電路；所述的低噪聲放大器的輸出端連接梳狀濾波器的輸入端，梳狀濾波器的輸出端連接RF集成電路芯片的輸入端；所述的低噪聲放大器采用ATR0610芯片，RF集成電路芯片采用ATR0601芯片。

所述的天線采用0相位中心的高精度測量天線，低噪聲增益加天線增益共28db。

采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：