北斗浮标测波方法
【专利摘要】本发明公开的北斗浮标测波方法是利用锚系浮标上安装的北斗卫星接收机从多个北斗卫星接收北斗卫星信号，根据多普勒原理测量北斗卫星信号的载波频率变量，计算浮标的运动速度，继而计算出海浪谱和海浪参数。其技术步骤包括采集北斗卫星信号、提取北斗卫星载波频率变量、计算浮标运动速度、计算海浪谱、输出海浪参数。本发明的测波方法简易，只需要在锚系浮标上安装一个北斗卫星接收机，设备简单，成本低，测波精度高，具有非常广阔的应用前景。
【专利说明】北斗浮标测波方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用锚系浮标上的一个北斗接收机利用北斗卫星导航系统进行海浪测量的技术方法。
【背景技术】
[0002]测波浮标是目前最常用的海浪观测仪器之一，它通过现场测量浮标体的运动状态，就可以获得波高、周期和波向等海浪信息。它不受水深及一些环境因素的限制，在海浪现场观测中得到了广泛的应用。
[0003]现有利用浮标的观测波浪方法主要有两种:一是利用岸上或船上的X波段导航雷达测量海中浮标体随波浪的运动，以获得波浪参数；二是在海中浮标体内设置带加速度计的测波传感器，测量浮标体随波浪运动，自动记录波浪参数。
[0004]上述现有技术的利用浮标的观测波浪方法所用仪器设备复杂，安装维护不便，操作过程麻烦，增加了波浪观测的成本。而我国海域面积广阔，需要大量低成本、高精度、安全可靠、性价比高的测波浮标。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种北斗测波浮标的测波方法，它利用北斗卫星导航系统进行海浪的测量，其目的在于通过锚系浮标上的一个北斗接收机从多个北斗卫星接收北斗卫星信号，根据多普勒原理测量北斗卫星信号的载波频率变量，计算浮标的运动速度，进而计算出海浪谱和海浪参数。
[0006]本发明所涉及的北斗浮标测波方法的技术步骤包括:A1、采集北斗卫星信号，A2、提取北斗卫星载波频率变量，A3、计算浮标运动速度，A4、计算海浪谱，A5、输出海浪参数。
[0007]Al、采集北斗卫星信号
[0008]用锚系浮标上的一个北斗接收机从n颗北斗卫星接收北斗卫星信号，3〈n〈36。
[0009]A2、提取北斗卫星载波频率变量
[0010]根据北斗卫星发射的载波信号频率与北斗接收机接收到的卫星载波信号频率fri提取每颗北斗卫星的载波频率变量df#载波频率变量(14是北斗卫星与北斗接收机之间由于存在相对运动而产生的载波频率差值。
[0011]dfri=fr1-fi (I)
[0012]每颗北斗卫星发射的载波信号频率&是已知的，由北斗卫星的技术文档直接得至IJ。北斗接收机对接收到的每颗北斗卫星信号进行信号解调处理后得到接收到的北斗卫星的载波信号频率f#
[0013]A3、计算浮标运动速度
[0014]利用得到的n个北斗卫星载波频率变量(14，根据北斗多普勒测速原理求出浮标的三维运动速度m其中，V1表示浮标在东西方向上的运动速度，v2表示浮标在南北方向上的运动速度，V3表示浮标在垂直方向上的运动速度。[0015]A4、计算海浪谱
[0016]根据浮标的运动速度WV3,执行经典的海浪谱分析方法，求出海浪的一维波谱s(f)和方向波谱S (f，0)。
[0017]A5、输出海浪参数
[0018]根据海浪谱计算出海浪参数，并将获取的海浪参数输出。由海浪的一维波谱S (f)求得海浪的波高、周期，由方向波谱S(f，0)求得海浪传播方向。
[0019]
【权利要求】
1.一种北斗浮标测波方法，其特征在于:技术步骤包括采集北斗卫星信号(Al)、提取北斗卫星载波频率变量(A2)、计算浮标运动速度(A3)、计算海浪谱(A4)、输出海浪参数(A5);所述采集北斗卫星信号(Al)，用浮标中的北斗接收机从n颗北斗卫星中接收北斗卫星信号，3〈n〈36;所述提取北斗卫星载波频率变量(A2)，是提取每颗北斗卫星的载波频率变量db，北斗卫星载波频率变量(14是北斗卫星发射的载波信号频率A与北斗接收机接收到的卫星载波信号频率匕的载波频率差值；所述计算浮标运动速度(A3)，利用得到的n个北斗卫星载波频率变量(14，根据北斗多普勒测速原理求出浮标的三维运动速度％、\、V3 ;所述计算海浪谱(44)，根据浮标的运动速度^2、％，执行经典的海浪谱分析方法，求出海浪的一维波谱S(f)和方向波谱S(f，0);所述输出海浪参数(A5)，根据海浪谱计算出海浪参数并将获取的海浪参数输出。
2.根据权利要求1所述的北斗浮标测波方法，其特征在于，所述计算浮标运动速度(A3)中求出的浮标三维运动速度％、\、V3，分别是％表示浮标在东西方向上的运动速度，V2表示浮标在南北方向上的运动速度，V3表示浮标在垂直方向上的运动速度。
3.根据权利要求1所述的北斗浮标测波方法，其特征在于，所述输出海浪参数(A5)中根据海浪谱计算出海浪参数，由海浪的一维波谱S(f)求得海浪的波高、周期，由方向波谱S(f, 0)求得海浪传播方向。`
【文档编号】G01S19/52GK103616711SQ201310653452
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】齐占辉, 李明兵, 党超群, 张锁平 申请人:国家海洋技术中心