[发明专利]一种基于北斗的全海域验潮系统及验潮方法

权利要求书

1.一种基于北斗的全海域验潮系统的验潮方法，该验潮系统包括北斗二代卫星导航定位系统、北斗卫星通信系统、岸边基站和位于海洋中载体上的验潮数据采集器；所述北斗二代卫星导航定位系统包括北斗二代卫星和北斗二代卫星数据服务器；所述北斗卫星通信系统包括北斗通信卫星和位于岸边基站、验潮数据采集器上的北斗通信终端；所述验潮数据采集器包括电压转换模块和处理器，所述处理器与姿态传感器、北斗通信终端以及北斗信号采集模块相连；所述岸边基站与北斗二代卫星数据服务器相连，且岸边基站通过北斗卫星通信系统与验潮数据采集器信号连接，验潮数据采集器与北斗二代卫星信号连接；其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)验潮数据采集器接收岸边基站发送的北斗精密星历和钟差数据，以及北斗二代卫星发射的电磁波信号，并进行分析、处理、计算验潮数据采集器所在海域的经纬度坐标及高程信息；

(2)经过姿态修正得到验潮数据采集器所在海域在CGCS2000坐标系下的海面高程信息，并将步骤(1)中得到的钟差数据、经纬度坐标以及经姿态修正后的海面高程信息发送回岸边基站；

(3)岸边基站对海面高程信息进行粗差剔除、高程异常转换和滑动平均，计算得到每分钟的潮位；

(4)岸边基站根据验潮数据采集器的经纬度坐标确定所在海域的潮汐模型，并确定所在海域的主要分潮类型，根据分潮类型的周期对一整天的潮位数据进行三角多项式拟合，得到高精度的每天潮位曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的全海域验潮系统的验潮方法，其特征在于，所述步骤(1)中具体包括如下步骤：

a、岸边基站通过网络从北斗二代卫星数据服务器上实时下载采样间隔为15分钟的北斗精密星历和钟差数据，并进行分析，编码、打包，通过北斗卫星通信系统发送至验潮数据采集器；

b、验潮数据采集器解码北斗精密星历和钟差数据，并采用15阶拉格朗日多项式对采样间隔为15分钟的北斗精密星历和钟差数据进行内插，得到更新率10Hz的北斗精密星历和钟差数据；

c、验潮数据采集器接收北斗二代卫星的电磁波信号，将其转换成更新率10Hz的伪距、载波相位和多普勒观测量；

d、将步骤b和步骤c得到的观测量组成观测方程，求解出验潮数据采集器所在海域的经纬度坐标及高程信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗的全海域验潮系统的验潮方法，其特征在于，所述步骤(3)中的粗差剔除的具体方法为，求出1分钟内600个高程数据的平均值和标准差σ，如果其中的第i个值x_i满足则将其舍去。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗的全海域验潮系统的验潮方法，其特征在于，所述步骤(3)中高程异常转换的具体方法为，首先计算验潮数据采集器所在位置的高程异常ε_GM，

，

其中，GM为地心引力常数；a为椭球长半径；和为完全规格化位系数；为完全规格化缔合Legendre函数；r为GPS水准点的地心向径；γ为正常重力；λ为地心经度；λ为地心纬度；验潮数据采集器的高程数据减去高程异常ε_GM就可将其转换至潮位基准面。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗的全海域验潮系统的验潮方法，其特征在于，所述步骤(4)中三角多项式拟合的公式为，

，

其中，a₀为非周期分量，n为拟合阶数，a_n为余弦系数，b_n为正弦系数，ω为主要潮汐周期。