[發(fā)明專利]一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的波向反演方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110821212.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN113405537A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐原廣;趙曙東;楊啟航;鄧玉棟;董陸濤;陸宜凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C13/00
• 分類號(hào): G01C13/00;G01S19/37
• 代理公司: 西安銘澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的波向反演方法，涉及波向測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)安裝在測(cè)量浮標(biāo)上的衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊實(shí)時(shí)接收的導(dǎo)航定位信息解析出測(cè)量浮標(biāo)在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡，并計(jì)算接收模塊在水平面上X、Y兩個(gè)方向上的投影位移，通過(guò)最小二乘法擬合X、Y兩個(gè)方向投影線得出波浪方向。并根據(jù)波浪在水平面上X、Y兩個(gè)方向上的投影位移和波面曲線在X、Y兩個(gè)方向上的分量，通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行波向數(shù)據(jù)擬合，以修正浮標(biāo)體受到的外界干擾帶來(lái)的波向測(cè)量誤差；本發(fā)明采用浮標(biāo)安裝衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊模擬波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，分析測(cè)量浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，獲知波浪方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及波向測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的波向反演方法。

背景技術(shù)

波浪觀測(cè)手段從最早的目測(cè)觀測(cè)方式發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有多種多樣，現(xiàn)有的波浪觀測(cè)手段從觀測(cè)傳感器的安裝位置分為：水面以下，水面附近和水面上。從傳感器原理可分為：光學(xué)式、電容電阻測(cè)波儀(測(cè)波桿)、壓力式、聲學(xué)式、重力式、雷達(dá)、無(wú)線遙感和航拍等方式。從載體可分為接觸式和非接觸式。

波浪是海洋最基本的要素之一，是海洋科學(xué)研究的重要內(nèi)容和海洋工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。海浪也是水文氣象要素中最難獲取的參數(shù)之一。海浪有三要素：波高、波周期及波向。目前測(cè)量波高和波周期的方法很多，但波向的測(cè)量是世界技術(shù)難題，一般是采用基于重力加速度原理的波浪浮標(biāo)測(cè)量。是由于浮標(biāo)會(huì)跟隨波浪一起運(yùn)動(dòng)，能夠比較真實(shí)的測(cè)出表面波參數(shù)，并不受水深的限制，特別是可獲得惡劣海況下海浪的資料，可全天候工作，獲得廣泛的應(yīng)用。

目前采用GPS或北斗技術(shù)的波浪浮標(biāo)方法測(cè)量波浪，但只能測(cè)量波高和波周期兩個(gè)參數(shù)，缺少波向參數(shù)，因此針對(duì)此問題，本發(fā)明提出一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的波向反演方法，采用浮標(biāo)安裝衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊模擬波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，分析測(cè)量浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，獲知波浪方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的波向反演方法，采用浮標(biāo)安裝衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊模擬波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，分析測(cè)量浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，獲知波浪方向。

本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的波向反演方法，包括以下步驟：

在海面布放測(cè)量浮標(biāo)，測(cè)量浮標(biāo)上安裝衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊；

載有衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊的測(cè)量浮標(biāo)隨海面的波動(dòng)做升沉運(yùn)動(dòng)，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊實(shí)時(shí)接收導(dǎo)航定位信息，獲取測(cè)量浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡；其中，所述浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡為模擬的波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡；

根據(jù)浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航定位信息，確定每個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊在水平面的X、Y兩個(gè)方向上的投影位移；

根據(jù)X、Y兩個(gè)方向上的投影位移，擬合X、Y兩個(gè)方向的投影線得出波浪方向。

進(jìn)一步地，還包括：

根據(jù)波浪在水平面上X、Y兩個(gè)方向上的投影位移和運(yùn)動(dòng)軌跡在X、Y兩個(gè)方向上的分量，采用數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行波向數(shù)據(jù)擬合，修正浮標(biāo)體因外界干擾帶來(lái)的波向測(cè)量誤差。

進(jìn)一步地，通過(guò)最小二乘法擬合X、Y兩個(gè)方向的投影線得出波浪方向。

進(jìn)一步地，衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊獲取的數(shù)據(jù)包含高程數(shù)據(jù)、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、潮位信息、自身噪聲和海洋噪聲信息。

進(jìn)一步地，通過(guò)高通濾波濾掉衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收模塊獲取的潮位信息。

進(jìn)一步地，采用上跨零法對(duì)過(guò)濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得單個(gè)波信息；

其中，所述單個(gè)波信息包括：波高為單波波峰值減波谷值；按波高進(jìn)行排序，統(tǒng)計(jì)最大波高和對(duì)應(yīng)的周期、1/10大波波高和對(duì)應(yīng)的周期、1/3波高和對(duì)應(yīng)的周期以及平均波高和對(duì)應(yīng)的周期。