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波浪是一种重要且复杂的海洋水文要素,对海浪进行稳定、长期、有效的监测具有重要意义。针对传统波浪观测设备价格昂贵、实时性差的问题,本文研究了基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）载波相位历元差分算法的漂流浮标实时在线波浪测量技术及其实现方法,包括硬件选型及组成、实时在线软件的设计思路和工作原理。通过比较分析近海及远海试验的实时回传测波结果,验证了GNSS漂流浮标实时在线波浪测量技术及其软件的可行性和精确性。在近海试验中,对比2套测试浮标实时回传结果与Datawell DWR-G4浮标事后导出结果,表明两者有效波高差值的均方根（Root Mean Square, RMS）分别为6 cm和4 cm,优于主流测波浮标产品技术指标（0.1 m+5%H,H为波高）,两者平均周期差异RMS分别为0.48 s和0.49 s,要素反演性能良好。在远海试验中,4套测试浮标实时回传的有效波高和平均周期结果与再分析产品呈现出较高的一致性。 相似文献
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波浪观测在海洋环境预报、海洋工程建设、海洋资源调查、航海安全等领域具有重要作用。基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）浮标进行波浪观测的方法具有全天候、实时、准确度高、价格低等诸多优点,同时还可以在浮标上集成其他海洋环境测量仪器,因此越来越受到世界各国研究者的重视。本文提出一种基于GNSS浮标的波浪参数反演方法,并成功应用于浙江温州海域,在海试过程中,同公认的波浪骑士浮标对比,平均波高相关系数达到0.95,标准差为4.06 cm,平均波周期相关系数为0.92,标准差为0.24 s,完全符合国家标准。本文所用浮标系统还可以搭载多种海洋环境要素观测传感器,可将数据实时传输至接收终端,具有较高的应用价值。 相似文献
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对球形波浪浮标进行了静力学分析,并结合球形波浪浮标吃水线的一般设计要求得出了球形波浪浮标的平均密度与海水密度的关系式。利用球形波浪浮标在受到波浪激励时的运动响应方程并结合球形波浪浮标的结构参数特点,得出了球形波浪浮标在波浪激励下的升沉运动振幅与激励波浪振幅相一致的理论条件和结构参数。以国家海洋技术中心最新研发的直径480 mm球形波浪测量浮标为研究对象,结合海洋表面波分类特征,研究了该球形浮标体在常规波浪激励下的升沉运动响应的相关性能,并给出了在测量不同周期的波浪时,该球形浮标体升沉运动的理论响应振幅系数。通过以上分析得出了直径480 mm球形波浪测量浮标在测量周期为1 s以上的波浪时具有非常优越的随波浪升沉运动的性能。文章的相关分析为球形波浪浮标的进一步研究提供了理论基础。 相似文献
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《海洋技术学报》2021,40(4)
波浪观测是海洋观测的主要内容之一,对海浪的现场观测和深入研究对准确预报海浪具有十分重要的意义。本文设计了一种新型漂流式波浪浮标,采用高精度惯性导航模块作为测量元件,同时高频获取三轴加速度、角加速度、欧拉角、地磁数据,通过内置ARM处理器对测量数据进行波浪参数的采集和解算。浮标具有整体体积小、成本低的特点,既可以漂流观测,也可以定点锚系观测,能够实现对海浪的长期、大范围、高精度观测应用。本文通过该漂流式波浪浮标在2019年西北太平洋航次的观测应用,对西北太平洋黑潮延伸体海区和日本海区域海浪的有效波高、周期等波浪要素的时空变化特征进行了详细分析,取得了良好的测量结果。 相似文献
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为实现多频多模GNSS浮标在远距离海洋潮汐测量中的应用,基于精密单点定位(precision pointing positioning,PPP)数据处理策略获取潮位信息,以压力验潮仪为参考,对GNSS浮标测量海面高进行经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD),滤去高频波浪和噪声,获取潮位进行精度分析。结果表明:多系统可以提高PPP解算潮位精度。GPS/GLONASS双系统和GPS/GLONASS/Bei Dou三系统PPP提取潮位与验潮仪潮位差值的最大误差均小于18cm,RMSE小于6. 5cm。因此,多系统PPP解算GNSS浮标海面高可以实现远离海岸的潮位获取与监测,能够提高海上潮位测量的效率。 相似文献
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一种新型多功能海洋浮标 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍一种多功能海洋考察与观测用浮标的结构、性能。浮标带有短波无线电遥控和数据传输功能、可外挂多种传感器;该浮标采用小水线结构,在较高海况下,具有较好的安定性。浮标配置了差分型全球定位（DGPS）接收机和短波电台,可对浮标的位置和工作状况实施实时监测,对浮标的工作程式实时遥控并进行必要的数据传输。浮标电子舱内具有大容量多通道数据采集记录系统,DGPS的lpps（1 pulse per second）信号被用于多浮标数据采集的精确同步。浮标可用于海洋监测、考察;也可用于水下目标高精度大地坐标测量等海洋工程。 相似文献
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重力加速度式波浪浮标是目前对波浪进行长期定点观测的主要设备之一。文中论述了对重力加速度式波浪浮标波高与波周期测量值进行实验室校准的原理和方法,并举例说明校准程序及结果。带动波浪浮标旋转以模拟波浪的正弦运动的实验室校准装置,原理明确、结构简单、波浪特征值易复现和调整,模拟方式接近海浪理论要求,经实践应用证明其具有良好的计量性能。 相似文献
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根据投弃式波流测量传感器的功能及应用特点,提出了其浮标体的结构设计要求,并依此给出了所设计浮标体的主体结构。文中描述了所设计的投弃式波流测量传感器浮标体各部分的结构功能,论证了该浮标体在投弃式波流测量方面的结构优势。共研究了所设计的3种不同投弃式波流测量传感器浮标体结构,包括两种采用柔性浮力叶片的浮标体和一种采用刚性浮力叶片的浮标体。根据柔顺机构学理论分别建立了其中两种柔性浮标体的伪刚体模型。对比了刚性浮标体和两种柔性浮标体的伪刚体模型在波浪海流作用下的姿态特点,分析了各浮标体在波高测量时的误差原因,得出了其中C型柔性浮标体具有更好的随波浪和海流运动响应的结论。为更深入地进行投弃式波浪测量传感器浮标体运动学和动力学的相关研究提供了模型基础。 相似文献
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针对基于MEMS加速度传感器的空投波浪浮标存在采样频率与测波精度低的问题,根据频域衰减积分算法,提出一种相应的波浪测量算法,为了验证该算法测波的准确性,开展了多功能水槽试验研究。该算法旨在将MEMS加速度传感器输出的加速度与姿态角转化为浮标运动的波形,首先将加速度与姿态角信号进行竖向处理获得竖直方向的加速度,再利用离散傅里叶变换将竖向加速度转化为频域内的加速度复数序列,然后引入控制函数减弱低频噪声,经过频域积分、离散傅里叶逆变换、时域积分获得竖直方向的位移,最后通过后处理得到最终的波形。多功能水槽试验采取10中不同波高和周期的工况,对比空投波浪测量浮标与波高仪的测量结果,试验结果表明,浮标的测量误差在10%以内,达到测波标准。 相似文献
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为全面准确地评定GNSS(Global Navigation Satellite System)海洋浮标测得瞬时海面高程的动态不确定度,根据GNSS海洋浮标的工作原理、系统组成及数据处理方法,提出了针对具体测量过程的瞬时海面高程动态不确定度评定方法。将浮标动态测量过程分解为静态测量过程的集合,采用GUM(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement)方法建立了测量模型,详细分析和计算了静态测量过程中瞬时海面高程的不确定度分量:GNSS高程不确定度、GNSS天线高程改正不确定度和高程异常不确定度,最后合成瞬时海面高程的动态标准不确定度和动态扩展不确定度。使用该方法对近海GNSS浮标测量结果进行了动态不确定度评定,验证了此方法的可行性,也为评价GNSS浮标测量结果质量提供了有效依据。 相似文献
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利用研制的GNSS浮标,在海南省清澜湾进行了21.5 h的潮位测量工作,分别使用GAMIT+TRACK和精密单点定位技术(PPP)两种方法对GNSS数据进行解算,并对高频GNSS解算结果进行了巴特沃斯、低通滤波、中值滤波、小波滤波等处理,处理结果与实测潮位数据进行了对比。结果表明:(1)使用GNSS浮标可以进行潮位测量;(2)移动平均滤波或中值滤波对高频GNSS浮标解算数据的处理结果较好,其次为巴特沃斯滤波,小波滤波处理结果较差;(3)在GNSS基准站的支持下,GAMIT+TRACK对GNSS解算结果精度可达1.065 cm,并可以给出绝对高程下的潮位信息;PPP技术解算结果的精度为4.283 cm,但不需要GNSS基准站的支持,可用于远海潮位测量。 相似文献
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我国的海洋活动逐步向远海开展,对海洋观测技术提出了新的要求。基于GNSS的动态后处理差分测量技术,提出了一种新型远距离验潮系统。建立了基于PC104总线的模块化潮汐测量系统硬件,基于LabVIEW语言开发了与验潮系统硬件相匹配的软件,实现了潮汐测量过程中数据采集、数据处理和设备监控等功能。将该系统安装于国内某大型海洋浮标,在离岸约200km的海域开展了潮汐测量实验,通过GNSS数据解算、高程修正、滤波和潮位提取等数据处理步骤得到潮位数据。将系统测量的潮位结果与经典潮汐模型的潮位模拟数据相比,发现二者具有良好的一致性,整体潮位测量精度为4.6cm。 相似文献
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深海极端波浪环境为浮式海洋平台作业时最为关键的海洋动力环境之一。在其作用下,深海浮式平台的运动、气隙以及结构响应等均为近年来的研究热点。然而,在深海环境中,入射波浪环境往往通过X波段雷达进行测量,仅能获得波浪的短时统计值,极大限制了实海域浮动平台动力响应的研究。目前,尚无成熟的方法能够对海洋浮式平台所处海域的入射波时序进行实时测量。针对深远海半潜式平台的波浪时序随船测量问题,结合平台气隙响应与运动响应数据建立基于深层神经网络的波浪非线性解耦模型,准确估计辐射、绕射波浪以及其非线性成分对时序波浪场的影响。研究显示,基于深度神经网络的波浪时序测量技术可以实现从气隙响应到入射波信息的反推,利用该方法计算得到的波浪时序具有较高的精度。 相似文献
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《海洋技术学报》2014,(6)
卫星高度计数据的广泛应用离不开准确的现场定标检验工作。在青岛千里岩海上试验的基础上,分别使用GNSS浮标法和潮汐法对Jason-2卫星高度计进行了定标。其结果显示:(1)GNSS浮标法使用高精度GNSS数据处理软件GAMIT/GLOBK及其Track模块,对GNSS浮标数据进行高精度处理,得到的高度计偏差为+195.7 mm,该方法可以消除大地水准面和潮位的影响,精度较高;(2)在潮汐法中,利用FVCOM海洋模式模拟了千里岩周边的潮位,并对比了GNSS浮标测得的潮位结果,二者的标准偏差达到了1.3 cm,满足高度计定标的要求,结合EGM2008计算的大地水准面和平均动力地形,得到的高度计偏差结果为+150.9±35.1 mm,该方法受限较多,精度较差。但两种方法最终得到的高度计偏差与国际其他定标场的结果相当。 相似文献
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基于GNSS浮标和验潮资料的HY-2A卫星高度计绝对定标 总被引：1，自引：0，他引：1
为探测我国HY-2A卫星高度计海面高测量绝对偏差及其在轨运行状态,本文利用GNSS浮标星下点同步测量和验潮资料海面高传递方法在山东千里岩和珠海担杆岛海域开展定标研究。为验证GNSS浮标定标方法的准确性,还对国外卫星Jason-2和Saral进行了定标实验。实验表明GNSS浮标绝对海面高测量精度达2 cm,对Jason-2和Saral高度计多个周期定标得到的海面高偏差均值分别为5.7 cm和-2.3 cm,与国际专门定标场的结果符合较好。2014年9月和2015年5月HY-2A卫星高度计浮标定标结果分别是-65 cm和-91 cm,因两次结果差异显著,故又利用千里岩验潮站资料对HY-2A卫星高度计第56至73周期进行了定标分析,结果证明HY-2A卫星海面高存在约-51 cm/a的漂移,置信度为95%的回归分析表明浮标和验潮定标结果符合。本文研究结果表明在我国尚无专门定标场的情况下,可利用GNSS浮标对我国高度计实施灵活、精准的在轨绝对定标,在有高度计轨迹经过验潮站的情况下可使用验潮资料结合精密大地水准面模型进行绝对定标。 相似文献
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针对精确测量波浪参数的问题,研究了波浪浮标测波算法。该算法对浮标采集的波浪运动速度谱进行带通滤波,进而对波浪速度谱和方向波谱进行处理和分析,最终通过有限傅立叶级数法计算波浪的有效波高、跨零周期和谱峰波向。通过模拟仿真和湖上对比测试,验证了算法的有效性和准确性,测量相对误差维持在 2%~10%范围内。该算法可应用于装载 GPS 或北斗定位模块的波浪浮标中,具有较广阔的应用前景。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2017,(2)
海洋波谱仪机载飞行试验通过对星载天线进行宽波束等效,能够测量海面后向散射系数,进而反演波浪谱及波浪参数。利用该系统在黄海中部进行飞行试验,对小入射角下波浪测量数据进行处理和分析,采用后向投影积分校正载机运动和天线旋转引起的越距离单元徙动,采用交叉谱方法降低斑点噪声,实现小海况下波浪谱反演,结果表明海洋波谱仪测量得到的波浪谱、有效波高、主波长、主波向等波浪参数与浮标、卫星同步测量吻合较好。 相似文献
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海洋资料浮标在海洋环境监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通、渔业生产、军事活动保障等方面具有重要作用,是海洋立体监测体系的重要组成部分。世界主要沿海国家和国际组织都极为重视海洋浮标技术的发展。海上观测过程中,浮标随风、浪、流等作用产生复杂运动。浮标复杂运动的精确观测离不开浮标姿态信息测量技术的发展。浮标姿态信息,不仅是浮标及其搭载设备工作安全性可靠性评价的重要参考,也是浮标测量数据实时精准校正的重要保障。因此,浮标姿态测量技术具有重要的研究价值和应用价值。文章从工程实际的技术需求出发,对浮标姿态信息测量技术的研究现状、技术难点以及发展趋势等方面进行了梳理和总结,以期对研发新一代智能浮标观测技术提供有益启发和借鉴。 相似文献