[发明专利]一种GNSS潮位观测浮标动吃水改正装置

说明书

本发明公开了一种GNSS潮位观测浮标动吃水改正装置，包括姿态稳定部分和姿态补偿部分，姿态补偿部分包括数据融合模块，采用以下公式计算得到浮标动吃水改正值以及改正后的实时水面大地高：ζ＝{(K+L_伸缩)‑[(P_传感‑P_大气)/(ρ*g)]/cosθ}*cosθ，H_水＝H‑ζ，式中：ζ为浮标动吃水改正值，K为改正常数，L_伸缩为伸缩标杆长度，P_传感为压力传感器所测压力值，P_大气为气压计所测压力值，θ为惯性测量单元所测的装置中心线与竖直方向夹角，H_水为改正后的实时水面大地高，H为GNSS定位模块所测大地高。本发明能够降低风浪、潮流对浮标姿态的影响，消除动吃水误差，提高GNSS潮位观测浮标的潮位观测精度。

技术领域

本发明涉及潮位观测的动吃水改正装置，特别涉及一种GNSS潮位观测浮标动吃水改正装置。

背景技术

海洋潮位数据是重要的海洋水文观测要素。潮位的精准化测量和预报对航海运输、海洋工程、防灾减灾、海洋渔业、科学研究等都具有十分重要的应用价值。目前测量潮位主要采用潮位测量仪，根据工作原理不同，主要可分为浮子式和压力式；根据布设位置的不同，可分为岸基和离岸两种。近年，随着我国海洋经济的大力建设以及“海上丝绸之路”国家战略的实施，对精准的离岸潮位观测需求越来越大。

离岸潮位观测目前主要有压力式潮位仪和GNSS潮位观测浮标两种，其中GNSS潮位观测浮标机动灵活、价格低廉，结合卫星通信/移动互联网易实现离岸潮位的遥测遥报，因此不断完善中的GNSS潮位观测浮标观测将是离岸潮位观测的必然趋势。当前，随着GNSS实时定位技术和移动通讯技术的发展，GNSS潮位观测浮标的定位精度和作业范围有了较大提高。但是，GNSS潮位观测浮标姿态时刻受海洋风浪和潮流影响，引起的动吃水误差一直没有得到有效解决，严重影响了GNSS潮位观测浮标的测量精度和应用推广。GNSS潮位观测浮标动吃水误差的大小具有很强的随机性和偶然性，很难通过事后数据处理的方式予以剔除。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种GNSS潮位观测浮标动吃水改正装置，能够有效降低风浪、潮流对浮标姿态的影响，消除动吃水误差，显著提高GNSS潮位观测浮标的潮位观测精度。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种GNSS潮位观测浮标动吃水改正装置，所述浮标包括浮球和设置在所述浮球内部的GNSS定位模块、通信模块和太阳能电池组，该动吃水改正装置包括姿态稳定部分和姿态补偿部分，所述姿态稳定部分包括平衡环、伸缩杆以及配重环，所述平衡环套固在所述浮球的中线圈处，所述平衡环上设有多个均匀布置的过水孔，所述伸缩杆包括竖直连接在所述浮球底部中央的套杆和插装在所述套杆内的伸缩标杆，所述伸缩标杆和所述套杆通过螺栓固定，在所述伸缩标杆上设有从下至上递增的刻度值，所述刻度值的起始刻度为改正常数K，所述改正常数K为所述GNSS定位模块相位中心到所述套杆下端距离加上所述压力传感器到所述伸缩标杆下端距离，在所述伸缩标杆下端设有与其垂直固接的圆形挡板，在所述圆形挡板上置放有配重环，所述配重环套装在所述伸缩标杆上，在所述圆形挡板一侧设有系缆孔，所述系缆孔与缆绳的一端连接，所述缆绳的另一端与海底基座连接；所述姿态补偿部分包括气压计、惯性测量单元、密度计、压力传感器和数据融合模块，所述气压计密封插在所述浮球顶部，所述惯性测量单元集成在所述GNSS定位模块中，所述密度计设置在所述圆形挡板的下方，所述压力传感器连接在所述圆形挡板正下方，所述气压计、所述惯性测量单元、所述密度计和所述压力传感器将其所测数据实时传输给所述数据融合模块进行同步改正，所述数据融合模块设置在所述浮球内部，并采用以下公式计算得到浮标动吃水改正值以及改正后的实时水面大地高：

ζ＝{(K+L_伸缩)-[(P_传感-P_大气)/(ρ*g)]/cosθ}*cosθ

H_水＝H-ζ