一种获取潮位的方法及装置的制造方法

一种获取潮位的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本申请实施例提供的一种获取潮位的方法及装置。所述方法包括：获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列；对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构；从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中提取出所述目标测点的潮位观测序列。本发明实施例获取的潮位观测序列可以更加准确地反映当前实时潮位，相对于现有技术中通过潮位站观测的潮位，更加具有实时性，且成本较低，精度较高。
【专利说明】
一种获取潮位的方法及装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及海洋测绘技术领域，尤其涉及一种获取潮位的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在海洋测绘技术领域，确定实时潮位是海洋保障的重要因素，潮位的实时变化直 接关系到船舶的进出港口、海洋和海岸工程设计、海军的水雷布设深度、风暴潮汐预报、潮 汐发电等海洋工程的实施。另外，潮位还可以用于测绘精确的地下地形测量，因此，获取准 确的潮位对于石油开采、水域建设、军事防御、国家海域划界等具有重要的意义。
[0003] 目前，主要借助于潮位站获取测量船实时潮位，根据潮位站测量的潮位以及潮汐 模型，通过数学方法可以获取测量船当前的实时潮位。但是，潮位站的架设成本较高，在测 量过程中，往往需要在整个测区的周边架设多个潮位站，同时需要作业人员在潮位站平均 每隔15分钟左右进行一次潮位观测，费时费力，观测成本较高。另外，受局部水文条件、水域 环境以及人为等因素的影响，根据潮汐模型计算得到的实时潮位常存在偏差，给海洋测绘 带来较大的误差，影响海洋工程的开发实施。
[0004] 现有技术中获取潮位的方法需要借助于潮位站以及潮汐模型，不仅耗费较高的人 力、物力资源，还易受环境因素的影响，得到的潮位值误差较大，无法满足海洋工程的开发 实施要求。

【发明内容】

[0005] 本申请的目的在于提供一种获取潮位的方法及装置，可以实时获取在航潮位，且 成本较低，精度较高。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种获取潮位的方法及装置，所述方法及装置 具体是这样实现的：
[0007] -种获取潮位的方法，所述方法包括：
[0008] 获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列；
[0009] 对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点的所述瞬时海面 高程观测序列的分潮频率结构；
[0010] 从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中提取出所述目标测点的潮位观 测序列。
[0011] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：
[0012] 获取安装在所述目标测点所在测量船上的GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方 位参数、测量船的姿态参数以及所述目标测点与GNSS天线的初始杜杆臂；
[0013] 基于所述GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参数、测量船的姿态参数以及 所述目标测点与所述GNSS天线的初始杠杆臂，计算得到目标测点的瞬时海面高程值；
[0014] 相应地，所述获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序 列包括：
[0015] 获取在当前时刻之前预设时间段内按照预设采样频率采集得到的目标测点的瞬 时海面高程值，生成所述目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序 列。
[0016] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱 分析，获取所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构包括：
[0017] 采用快速傅里叶变换，将所述瞬时海面高程观测序列转换至频率域；
[0018] 确定所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列在频率域的分潮谐波以及所述 分潮谐波对应的频率值。
[0019] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频 率结构中提取出所述目标测点的潮位观测序列包括：
[0020] 根据所述分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值确定低通滤波截止频率；
[0021] 根据所述低通滤波截止频率以及所述瞬时海面高程观测序列的采样频率，对所述 频率域的瞬时海面高程观测序列进行低通滤波，提取所述目标测点在频率域的潮位观测序 列；
[0022] 将所述目标测点在频率域的潮位观测序列转换至时间域。
[0023] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：
[0024] 对所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，将所述瞬时海面高程观测序列的个数扩 展为2的指数。
[0025] -种获取潮位的装置，所述装置包括：
[0026] 高程序列获取单元，用于获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面 高程观测序列；
[0027] 频谱分析单元，用于对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标 测点的所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构；
[0028] 潮位观测序列获取单元，用于从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中提 取出所述目标测点的潮位观测序列。
[0029] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述装置还包括：
[0030] 参数获取单元，用于获取安装在所述目标测点所在测量船上的GNSS天线的瞬时大 地高程、测量船的方位参数、测量船的姿态参数以及所述目标测点与GNSS天线的初始杜杆 臂；
[0031] 高程计算单元，用于基于所述GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参数、测量 船的姿态参数以及所述目标测点与所述GNSS天线的初始杠杆臂，计算得到目标测点的瞬时 海面高程值；
[0032] 相应地，所述高程序列获取单元还用于获取在当前时刻之前预设时间段内按照预 设采样频率采集得到的目标测点的瞬时海面高程值，生成所述目标测点在当前时刻之前预 设时间段内的瞬时海面高程观测序列。
[0033] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述频谱分析单元包括：
[0034] 傅里叶变换单元，用于采用快速傅里叶变换，将所述瞬时海面高程观测序列转换 至频率域；
[0035] 分潮提取单元，用于确定所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列在频率域的 分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值。
[0036] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述潮位观测序列获取单元包括：
[0037] 截止频率确定单元，用于根据所述分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值确定 低通滤波截止频率；
[0038] 滤波单元，用于根据所述低通滤波截止频率以及所述瞬时海面高程观测序列的采 样频率，对所述频率域的瞬时海面高程观测序列进行低通滤波，提取所述目标测点在频率 域的潮位观测序列；
[0039] 时间域转换单元，用于将所述目标测点在频率域的潮位观测序列转换至时间域。
[0040] 可选的，在本发明的一个实施例中，所述频谱分析单元还包括：
[0041 ]序列扩展单元，用于对所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，将所述瞬时海面高 程观测序列的个数扩展为2的指数。
[0042] 本发明提供的一种获取潮位的方法及装置，可以利用在航GNSS天线获取瞬时海面 高程值，通过对当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程序列进行频谱分析，可以获取 瞬时海面高程序列频谱中的分潮频率结构，通过对所述分潮频率结构进行滤波处理，可以 消去海洋水文条件、环境以及人为因素的影响，获取相对低频的潮位观测序列。因此，本发 明实施例获取的潮位观测序列可以更加准确地反映当前的实时潮位，相对于现有技术中通 过潮位站观测的潮位，更加具有实时性，且成本较低，精度较高。
【附图说明】
[0043] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044] 图1是本发明提供的获取潮位方法的一种实施例的方法流程图；
[0045] 图2是本发明提供的姿态改正方法的一种实施例的方法流程图；
[0046] 图3是本发明提供的对观测序列进行频谱分析方法的一种实施例的方法流程图；
[0047] 图4是本发明提供的对分潮谐波进行低通滤波方法的一种实施例的方法流程图；
[0048] 图5-1至图5-3是本发明提供的我国烟台港走航潮位测量曲线与验潮站测量潮位 曲线的对比图；
[0049] 图6是本发明提供的获取潮位装置的一种实施例的模块结构示意图；
[0050] 图7是本发明提供的获取潮位装置的另一种实施例的模块结构示意图；
[0051 ]图8是本发明提供的频谱分析单元的一种实施例的模块结构示意图；
[0052]图9是本发明提供的潮位观测序列的一种实施例的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0053]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0054] 图1是本发明提供的获取潮位方法的一种实施例的方法流程图，如图1所示，所述 方法可以包括：
[0055] S1:获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列。
[0056] 本实施例中，可以借助于GNSS天线测量目标测点的潮位，所述GNSS天线安装于测 量船上，所述目标测点可以设置于测量船船体吃水面位置处。根据高精度站间差分定位技 术(RTK/PPK)、星间差分定位技术、非差定位技术(PPP)等GNSS定位技术可以确定精度为10 ~20厘米左右GNSS天线的高程，将定位得到的GNSS天线的瞬时大地高程减去GNSS天线到目 标测点间的垂直距离，可以得到所述目标测点的瞬时海面高程值。本实施例中，获取在当前 时刻之前预设时间段内按照预设采样频率采集得到的目标测点的瞬时海面高程值，生成所 述目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列。需要说明的是，本实 施例中将当前时刻之前预设时间段内的算是海面高程观测数据作为数据基础，可以实时计 算得到当前时刻的潮位，为实时性要求较高的海上作业项目提供实时、准确的潮位数据。
[0057] 测量船在航行时，由于风浪的作用发生横摇r、纵摇p以及船体的上下起伏变化，上 述变化改变可以GNSS天线在船体坐标系下的坐标，对获取的瞬时海面高程观测序列产生较 大误差。本实施例中提供一种姿态改正的方法，图2是本发明提供的姿态改正方法的一种实 施例的方法流程图，如图2所示，所述方法可以包括：
[0058] S21:获取安装在所述目标测点所在测量船上的GNSS天线的瞬时大地高程、测量船 的方位参数、测量船的姿态参数以及所述目标测点与GNSS天线的初始杜杆臂。
[0059] S22:基于所述GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参数、测量船的姿态参数 以及所述目标测点与所述GNSS天线的初始杠杆臂，计算得到目标测点的瞬时海面高程值。
[0060] 本实施例中，获取的GNSS天线的瞬时大地高程是以国家或地方地理坐标系为参考 坐标系，而船体坐标系为建立的相对船体可以将观测数据进行归位的坐标系统。在船体坐 标系中，X轴沿测量船中线指向船首，Y轴指向测量船右舷，Z轴指向地心。船体坐标系随着船 体姿态的变化而运动，但GNSS天线与目标测点的相对位置不变，两者的坐标偏移量也保持 不变。但是测量活动本身通常是在国家或者地方地理坐标系内进行，设GNSS天线在国家或 地方地理坐标系中的坐标为(X，Y，Z)，其中Z为GNSS天线的瞬时大地高程，测量船姿态参数 为(r，p)，测量船方位为A，目标测点与GNSS天线的初始杠杆臂为（A x，Ay，A z)，则所述目 标测点与GNSS天线的实际杠杆臂（A X，A Y，A Z)为：
[0062] 根据公式（1)计算得到目标测点的瞬时海面高程值为Z+A Z。需要说明的是，可以 采用姿态传感器获取所述测量船的姿态参数(r，p)。
[0063] 相应地，所述获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序 列可以包括：
[0064] 获取在当前时刻之前预设时间段内按照预设采样频率采集得到的目标测点的瞬 时海面高程值，生成所述目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序 列。
[0065] 例如，本实施例中，可以按照每分钟一次的采集频率采集所述目标测点的瞬时海 面高程值，获取目标测点在当前时刻前4个小时内的瞬时海面高程值，生成瞬时海面高程观 测序列。
[0066] 本实施例中，可以根据GNSS天线处的瞬时大地高程获取目标测点的瞬时海面高程 值，通过姿态改正还可以补偿船体姿态变化给潮位测量带来的影响。
[0067] S2:对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点的所述瞬时 海面高程观测序列的分潮频率结构。
[0068] 本实施例中，瞬时海面变化包含了波浪、涌浪、潮汐等因素的综合影响，此外，当测 量船航行时，船体的操纵也会给通过GNSS获得的瞬时海面高程值带来影响，因此通过传统 的GNSS测量方法获取的瞬时海面高程值夹杂着近30~50cm的误差影响值。在瞬时海面变化 的影响因素中，其中，包含长周期性潮位变化、中长周期的波浪、涌浪和潮汐的变化以及短 周期性的船体操纵引起的船体上下起伏变化。本实施例提供一种对观测序列进行频谱分析 的方法，图3是本发明提供的对观测序列进行频谱分析方法的一种实施例的方法流程图，如 图3所示，所述对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点的所述瞬时 海面高程观测序列的分潮频率结构可以包括：
[0069] S31:采用快速傅里叶变换，将所述瞬时海面高程观测序列转换至频率域。
[0070] S32:确定所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列在频率域的分潮谐波以及 所述分潮谐波对应的频率值。
[0071] 本实施例中，所述瞬时海面高程观测序列为x(n)，x(n)为基于时间域的离散序列， 对基于时间域的所述瞬时海面高程观测序列x(n)进行快速傅里叶变换，得到频率域的瞬时 海面高程观测序列X(m)为：
[0073] 其中，m为频率域输出序列序号，n为时域采样点序号，N为频率域总输出序列个数。
[0074] 基于所述频率域的瞬时海面高程观测序列X(m)，可以确定所述目标测点的所述瞬 时海面高程观测序列在频率域的分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值，其中，分潮谐 波的频率值f (m)可以为：
[0076] 其中，fs为瞬时海面高程观测序列x(n)的采样频率。
[0077] 本实施例中，快速傅里叶变化作为离散傅里叶变换的一种快速算法，以较少的运 算量实现了离散傅里叶的快速变换，将时间域的瞬时海面高程观测序列转换至频率域进行 分析，得到相应的分潮谐波以及分潮谐波对应的频率值。
[0078] 在本发明的一个实施例中，在实际测量中，所述瞬时海面高程观测序列中采样点 的个数很难满足快速傅里叶变换的要求，本实施例中可以对采样点个数进行扩展，将所述 瞬时海面高程观测序列的个数扩展为2的指数。具体地，在本发明的一个实施例中，可以对 瞬时海面高程观测序列进行均值滤波，再利用三角函数或者线性函数外推序列两侧的数 据，使得瞬时海面高程观测序列的个数扩展为2的指数。在本发明的另一个实施例中，可以 在外推的基础上，以扩展数据中部分数据的平均值扩展所述瞬时海面高程观测序列。例如， 瞬时海面高程观测序列的采样频率成为1次/分钟，原始序列的采集时间从5:00到6:00，长 度为No。对所述原始序列进行三次扩展，第一次扩展中，对数据从5:01到5:20的20个数据进 行线性拟合，生成拟合函数，根据所述拟合函数对所述原始序列向前取30min的拟合值作为 观测值;对数据序列向后做同样的处理，得到第一次扩展后序列的长度见=心+60。在第二次 扩展中，取第一次扩展后序列的前21个数据的平均值，在第一次扩展后序列的前面添加200 个相同值，同时对序列向后做同样的处理，得到新的数据序列的长度他=他+400。在第三次 扩展中，对第二次扩展后的序列长度取以2为底的对数，向上取整得到k，则进行FFT运算的 序列长度N 3 = 2k，将第二次扩展后的序列再次向前后等长度填补中值直至序列长度为N3。
[0079] 本实施例中，通过对于所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，满足快速傅里叶变 换中对采样点个数的要求，消除瞬时海面高程观测序列频率变换后出现的两侧发散问题。
[0080] S3:从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中提取出所述目标测点的潮位 观测序列。
[0081] 本实施例中，在S2中确定的所述瞬时海面高程观测序列在频率域的分潮谐波中， 长周期性潮位变化、中长周期的波浪、涌浪和潮汐的变化以及短周期性的船体操纵引起的 船体上下起伏变化等，其中，潮位的周期至少为1小时，波浪、涌浪和潮汐的周期为10秒到10 分钟，因此，可以对所述分潮谐波进行低通滤波，去除波浪、涌浪等高频因素的影响，提取出 长周期的潮位变化。本实施例提供一种对分潮谐波进行低通滤波的方法，图4是本发明提供 的对分潮谐波进行低通滤波方法的一种实施例的方法流程图，如图4所示，所述从所述瞬时 海面高程观测序列的分潮频率结构中提取出所述目标测点的潮位观测序列可以包括：
[0082] S41:根据所述分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值确定低通滤波截止频率。
[0083] 本实施例中，可以从所述分潮谐波对应的频率值中选取最大的频率值fmax，并将 (2/3)fmax作为截止频率。但是，所述分潮谐波中有很多频率较高的微弱的干扰信号，本实施 例中可以筛选出上述干扰信号，对其不予处理。具体地，可以提取出各个分潮谐波对应的幅 度峰值集{A}以及与幅度峰值集中各个幅度峰值对应的频率值，其中，{A}包含A(1)、A (2)、…、A(k)，相应地，与幅度峰值对应的频率值为F( 1)、F(2)、…、F(k)。
[0084] 获取A(1)、A(2)、…、A(k)中的最大值Amax，设置预设阀值e，采用如下方法筛选干扰 信号：
[0085]
，i = l，2,…，k，则可以确定幅度分值A(i)对应的分潮谐波为干扰信 号；
[0086]
，i = 1，2，…，k，则保留幅度分值A( i)对应的分潮谐波。
[0087] 在确定出干扰信号后，可以将所述干扰信号对应的幅度峰值从幅度峰值集{A}中 移除，得到处理后的幅度峰值集{Anew}，查找{A new}中幅度峰值对应的频率值中的最大值 fmax，将截止频率设置为(2/3) f max。
[0088] S42:根据所述低通滤波截止频率以及所述瞬时海面高程观测序列的采样频率，对 所述频率域的瞬时海面高程观测序列进行低通滤波，提取所述目标测点在频率域的潮位观 测序列。
[0089] 本实施例中，在确定截止频率之后，可以对所述频率域的瞬时海面高程观测序列 进行低通滤波，提取所述目标测点在频率域的潮位观测序列。具体地，对于频率域的瞬时海 面高程观测序列X(m)，可以设置若f(m)〈截止频率或者f(m)>采样频率-截止频率，则令对应 的序列值X(m)=0;否则，保留原始的频率域的瞬时海面高程观测序列。在对频率域的瞬时 海面高程观测序列X(m)进行低通滤波处理之后，生成滤波后的瞬时海面高程观测序列X ne5W (m)，并将Xne5W(m)作为所述目标测点在频率域的潮位观测序列。
[0090] S43:将所述目标测点在频率域的潮位观测序列转换至时间域。
[0091]本实施例中，可以将获取的所述目标测点在频率域的潮位观测序列从频率域转换 至时间域，具体的可以采用快速傅里叶反变换，变换表达式可以为：
[0093]其中，Xn?(n)为滤波后时域的瞬时海面高程观测序列。
[0094] 下面通过一个具体的应用场景说明上述实施例方法，图5-1到图5-3为我国烟台港 在2013年7月25日到26日的GPS在航潮位测量曲线与验潮站测量潮位曲线的对比图。其中， 图5-1为2013年7月25日在距离基准站20-60km范围内获取的PPK海上走航潮位测量曲线与 验潮站测量潮位曲线的对比图，走航时间为6小时。图5-2为2013年7月26日在距离基准站 20-75km范围内获取的PPK海上走航潮位测量曲线与验潮站测量潮位曲线的对比图，走航时 间为13小时。图5-3为2013年7月26日在距离基准站30-76km范围内获取的PPK海上走航潮位 测量曲线与验潮站测量潮位曲线的对比图，走航时间为9小时。表1为在航实时PPK潮位与验 潮站测量潮位偏差统计表，通过对比可以发现，烟台港在实时在航潮位测量过程中，距离基 准站的最近距离为20km，最远距离为76km，在航实时PPK潮位与验潮站测量潮位的最大差值 小于12厘米，偏差均值为0,标准差均小于8厘米。通过图5-1至5-3的对比图可以发现采用本 申请实施例方法实时测量的潮位值与验潮站测量的潮位值之间的匹配度较高，因此，本申 请实施例方法获取的实时的潮位值的精确度较高。
[0095] 表1在航实时PPK潮位与验潮站测量潮位偏差统计表
[0097] 本发明提供的一种获取潮位的方法，可以利用在航GNSS天线获取瞬时海面高程 值，通过对当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程序列进行频谱分析，可以获取瞬时 海面高程序列频谱中的分潮频率结构，通过对所述分潮频率结构进行滤波处理，可以消去 海洋水文条件、环境以及人为因素的影响，获取相对低频的潮位观测序列。因此，本发明实 施例获取的潮位观测序列可以更加准确地反映当前的实时潮位，相对于现有技术中通过潮 位站观测的潮位，更加具有实时性，且成本较低，精度较高。
[0098] 本发明另一方面还提供一种获取潮位的装置，图6是本发明提供的获取潮位装置 的一种实施例的模块结构示意图，结合附图6,该装置60可以包括：
[0099] 高程序列获取单元61，用于获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海 面高程观测序列；
[0100] 频谱分析单元62,用于对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目 标测点的所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构；
[0101] 潮位观测序列获取单元63,用于从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中 提取出所述目标测点的潮位观测序列。
[0102] 本发明提供的一种获取潮位的装置，可以利用在航GNSS天线获取瞬时海面高程 值，通过对当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程序列进行频谱分析，可以获取瞬时 海面高程序列频谱中的分潮频率结构，通过对所述分潮频率结构进行滤波处理，可以消去 海洋水文条件、环境以及人为因素的影响，获取相对低频的潮位观测序列。因此，本发明实 施例获取的潮位观测序列可以更加准确地反映当前的实时潮位，相对于现有技术中通过潮 位站观测的潮位，更加具有实时性，且成本较低，精度较高。
[0103] 在本发明的一个实施例中，图7是本发明提供的获取潮位装置的另一种实施例的 模块结构示意图，结合附图7，该装置70还可以包括：
[0104] 参数获取单元71，用于获取安装在所述目标测点所在测量船上的GNSS天线的瞬时 大地高程、测量船的方位参数、测量船的姿态参数以及所述目标测点与GN S S天线的初始杜 杆臂；
[0105] 高程计算单元72,用于基于所述GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参数、测 量船的姿态参数以及所述目标测点与所述GNSS天线的初始杠杆臂，计算得到目标测点的瞬 时海面高程值；
[0106] 相应地，所述高程序列获取单元61还用于获取在当前时刻之前预设时间段内按照 预设采样频率采集得到的目标测点的瞬时海面高程值，生成所述目标测点在当前时刻之前 预设时间段内的瞬时海面高程观测序列。
[0107] 本实施例中，可以根据GNSS天线处的瞬时大地高程获取目标测点的瞬时海面高程 值，通过姿态改正还可以补偿船体姿态变化给潮位测量带来的影响。
[0108] 在本发明的一个实施例中，图8是本发明提供的频谱分析单元62的一种实施例的 模块结构示意图，如图8所示，所述频谱分析单元可以包括：
[0109] 傅里叶变换单元81，用于采用快速傅里叶变换，将所述瞬时海面高程观测序列转 换至频率域；
[0110] 分潮提取单元82，用于确定所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列在频率域 的分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值。
[0111] 本实施例中，快速傅里叶变化作为离散傅里叶变换的一种快速算法，以较少的运 算量实现了离散傅里叶的快速变换，将时间域的瞬时海面高程观测序列转换至频率域进行 分析，得到相应的分潮谐波以及分潮谐波对应的频率值。
[0112] 在本发明的另一个实施例中，如图8所示，所述频谱分析单元62还包括：
[0113] 序列扩展单元83，用于对所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，将所述瞬时海面 高程观测序列的个数扩展为2的指数。
[0114] 本实施例中，通过对于所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，满足快速傅里叶变 换中对采样点个数的要求，消除瞬时海面高程观测序列频率变换后出现的两侧发散问题。
[0115] 在本发明的一个实施例中，图9是本发明提供的潮位观测序列的一种实施例的模 块结构示意图，如图9所示，所述潮位观测序列获取单元63可以包括：
[0116] 截止频率确定单元91，用于根据所述分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值确 定低通滤波截止频率；
[0117] 滤波单元92,用于根据所述低通滤波截止频率以及所述瞬时海面高程观测序列的 采样频率，对所述频率域的瞬时海面高程观测序列进行低通滤波，提取所述目标测点在频 率域的潮位观测序列；
[0118] 时间域转换单元93,用于将所述目标测点在频率域的潮位观测序列转换至时间 域。
[0119] 本实施例中，通过对所述分潮频率结构进行滤波处理，可以消去海洋水文条件、环 境以及人为因素的影响，获取相对低频的潮位观测序列。
[0120] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实 施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。
[0121] 虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和 变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的 精神。
[0122] 虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创 造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤 执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可 以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处 理的环境）。
[0123] 上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有 某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。 在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以 将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
[0124] 本申请中所述的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按 任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微） 处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专 用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌 入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器:ARC 62f5D、Atmel AT91SAM、 Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320,存储器控制器还可以被实现为存 储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实 现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用 集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器 可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件 部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件 模块又可以是硬件部件内的结构。
【主权项】
1. 一种获取潮位的方法，其特征在于，所述方法包括： 获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列； 对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点的所述瞬时海面高程 观测序列的分潮频率结构； 从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中提取出所述目标测点的潮位观测序 列。2. 根据权利要求1所述的一种获取潮位的方法，其特征在于，所述方法还包括： 获取安装在所述目标测点所在测量船上的GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参 数、测量船的姿态参数以及所述目标测点与GNSS天线的初始杜杆臂； 基于所述GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参数、测量船的姿态参数以及所述 目标测点与所述GNSS天线的初始杠杆臂，计算得到目标测点的瞬时海面高程值； 相应地，所述获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列包 括： 获取在当前时刻之前预设时间段内按照预设采样频率采集得到的目标测点的瞬时海 面高程值，生成所述目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程观测序列。3. 根据权利要求1或2所述的一种获取潮位的方法，其特征在于，所述对所述瞬时海面 高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率 结构包括： 采用快速傅里叶变换，将所述瞬时海面高程观测序列转换至频率域； 确定所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列在频率域的分潮谐波以及所述分潮 谐波对应的频率值。4. 根据权利要求3所述的一种获取潮位的方法，其特征在于，所述从所述瞬时海面高程 观测序列的分潮频率结构中提取出所述目标测点的潮位观测序列包括： 根据所述分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值确定低通滤波截止频率； 根据所述低通滤波截止频率以及所述瞬时海面高程观测序列的采样频率，对所述频率 域的瞬时海面高程观测序列进行低通滤波，提取所述目标测点在频率域的潮位观测序列； 将所述目标测点在频率域的潮位观测序列转换至时间域。5. 根据权利要求3所述的一种获取潮位的方法，其特征在于，所述方法还包括： 对所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，将所述瞬时海面高程观测序列的个数扩展为 2的指数。6. -种获取潮位的装置，其特征在于，所述装置包括： 高程序列获取单元，用于获取目标测点在当前时刻之前预设时间段内的瞬时海面高程 观测序列； 频谱分析单元，用于对所述瞬时海面高程观测序列进行频谱分析，获取所述目标测点 的所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构； 潮位观测序列获取单元，用于从所述瞬时海面高程观测序列的分潮频率结构中提取出 所述目标测点的潮位观测序列。7. 根据权利要求6所述的一种获取潮位的装置，其特征在于，所述装置还包括： 参数获取单元，用于获取安装在所述目标测点所在测量船上的GNSS天线的瞬时大地高 程、测量船的方位参数、测量船的姿态参数以及所述目标测点与GNSS天线的初始杜杆臂； 高程计算单元，用于基于所述GNSS天线的瞬时大地高程、测量船的方位参数、测量船的 姿态参数以及所述目标测点与所述GNSS天线的初始杠杆臂，计算得到目标测点的瞬时海面 高程值； 相应地，所述高程序列获取单元还用于获取在当前时刻之前预设时间段内按照预设采 样频率采集得到的目标测点的瞬时海面高程值，生成所述目标测点在当前时刻之前预设时 间段内的瞬时海面高程观测序列。8. 根据权利要求6或7所述的一种获取潮位的装置，其特征在于，所述频谱分析单元包 括： 傅里叶变换单元，用于采用快速傅里叶变换，将所述瞬时海面高程观测序列转换至频 率域； 分潮提取单元，用于确定所述目标测点的所述瞬时海面高程观测序列在频率域的分潮 谐波以及所述分潮谐波对应的频率值。9. 根据权利要求8所述的一种获取潮位的装置，其特征在于，所述潮位观测序列获取单 元包括： 截止频率确定单元，用于根据所述分潮谐波以及所述分潮谐波对应的频率值确定低通 滤波截止频率； 滤波单元，用于根据所述低通滤波截止频率以及所述瞬时海面高程观测序列的采样频 率，对所述频率域的瞬时海面高程观测序列进行低通滤波，提取所述目标测点在频率域的 潮位观测序列； 时间域转换单元，用于将所述目标测点在频率域的潮位观测序列转换至时间域。10. 根据权利要求8所述的一种获取潮位的装置，其特征在于，所述频谱分析单元还包 括： 序列扩展单元，用于对所述瞬时海面高程观测序列进行扩展，将所述瞬时海面高程观 测序列的个数扩展为2的指数。
【文档编号】G01F23/00GK106052795SQ201610607973
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】易昌华, 方守川, 秦学彬, 吴绍玉, 柴军兵, 何雪梅
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司