[发明专利]一种基于纵横倾角测量野值修正的波浪浮标主波向计算方法

说明书

本发明属于海洋监测技术领域，具体涉及一种基于纵横倾角测量野值修正的波浪浮标主波向计算方法。包括读取浮标测量记录的一组连续原始数据，利用筛选和替补方法对浮标测得的原始纵倾角和横倾角数据进行野值处理；根据浮标测得的波高信息，利用上跨零点将野值修正后的该组数据切分成若干个单个波浪周期，并确定单个波浪周期的总个数；选取参与计算单个波浪波向的采样点区间，计算出该区间内每个采样点的瞬时波向以及单个波浪波向；统计上述单个波浪波向测量结果在16个角度区间的计数比例；选择计数比例值最大的角度区间的中值作为主波向。本发明通过选取单个波浪过程中的多点波向数据进行融合处理的方法，有效提高了浮标测量波向的准确度。

技术领域

本发明属于海洋监测技术领域，具体涉及一种基于纵横倾角测量野值修正的波浪浮标主波向计算方法。

背景技术

在诸多海洋环境因素中起主导作用的是海浪，海浪是发生在海洋表面的一种波动现象，是海洋监测要素中最重要且最复杂的一种自然现象[1]。海浪监测是人类认识、研究、开发利用海洋的重要任务之一，现代航海、造船、军事、海洋工程、灾害监测预警等领域，都需要获取高精度的实时海浪资料，用来描述海浪特征的量，如波高、波向、周期、相速、波长等，统称为海浪要素[2]。波向是海浪的重要参数之一，波向测量研究对于发展海洋工程和海洋科学来说都是十分重要的[3]。见参考文献[1-3](王言英,徐继文,赫亮.海浪能量谱密度函数计算方法[J].哈尔滨工程大学学报,2011,32(10):1283-1289.齐勇,闫星魁,郑姗姗,等.海浪监测技术与设备概述[J].气象水文海洋仪器,2015,33(3):113-117.Wang L,ChengY,Hong L,et al.Anovel algorithm for ocean wave direction inversion fromX-band radar images based on optical flow method[J].Acta Oceanologica Sinica,2018,37(3):88-93)。

目前国内外进行波向数据观测主要有两类方法：第一类采用遥感技术，其中有代表性的是利用X波段航海雷达海浪回波反演计算波向等信息[4]。第二类采用接触式传感器，目前的技术主流是利用波浪浮标测量波向，这是一种自动、定点、定时的测量系统，具有更高的准确性和置信度[5]。见参考文献[4-5](Guozhen,Qingyou,GUAN,et al.Acurvelet-based method to determine wave directions from nautical X-band radar images[J].Acta Oceanologica Sinica,2018,37(1):11-19.刘建国,周辉云,王晓亮,etal.SZF2-1A型多参数波浪试验浮标波浪要素海上比测试验与初步分析[J].海洋技术学报,2016,35(3):74-77)。

国内外公开文献上能够查到的利用波浪浮标进行波向测量的仪器原理上主要分成如下两类[6][7]：第一类是利用浮标体内的三轴加速度传感器和电子罗盘，测得浮标体的方位角和水平两个垂直方向的瞬时位移，进而计算出主波向，国产的SBF型波浪浮标即属于该类型；第二类是利用浮标内的波高倾斜一体化传感器和方位传感器，分别测得浮标体的瞬时方位角、纵倾角和横倾角信息，进而计算出主波向，国产的SZF型波浪浮标即属于该类型。见参考文献[6-7](唐原广,康倩.波浪浮标测波方法比较[J].现代电子技术,2014,v.37；No.422(15):121-122.毛祖松.我国近海波浪浮标的历史、现状与发展[J].海洋技术学报,2007,26(2):23-27)。