CN105937902A - 一种基于rtk-gps波浪测量技术的船载浮标测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于RTK‑GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统及方法，该测量系统包括：控制主机、定点设置的基准RTK‑GPS、无线电通讯电台、一个或多个浮标、分别设于该浮标上的移动RTK‑GPS以及分别连接至该移动RTK‑GPS的传感器；其中，该控制主机与该基准RTK‑GPS相连接；该基准RTK‑GPS与该无线电通讯电台之间以及该移动RTK‑GPS与该无线电通讯电台之间均为无线电波连接；所述传感器设于所述浮标上或浸在海水中。本发明实现了更高精度的波浪测量，并避免了水下作业等危险系数高的活动，降低监测费用，延长维护周期；可安装在复杂恶劣的环境条件下，不需要潮汐和波浪统计的底部安装工具，大大简化了浮标需求、系泊费用、部署费用以及维修故障的需求。
Description
技术领域
本发明涉及浮标测量领域，尤其涉及一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统以及测量方法。
背景技术
目前国内外监测波浪大多采用重力加速度式浮标波浪仪、座底式波浪仪、非接触式声学波浪仪等，现有手段普遍存在测量精度不够高，测量适用范围有限制、测量费用高以及工程难度大，存在感全隐患等问题。传统监测手段精度较低、监测费用较高。
发明内容
针对现有技术中结构上的不足，本发明提供一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统，用于实现了更高精度的波浪测量且降低监测费用、延长维护周期。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统，包括：控制主机、定点设置的基准RTK-GPS、无线电通讯电台、一个或多个浮标、分别设于所述浮标上的移动RTK-GPS以及分别连接至所述移动RTK-GPS的传感器；其中，所述控制主机与所述基准RTK-GPS相连接；所述基准RTK-GPS与所述无线电通讯电台之间以及所述移动RTK-GPS与所述无线电通讯电台之间均为无线电波连接；所述传感器设于所述浮标上或浸在海水中。
本发明还提供一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量方法，其包括上述的船载浮标测量系统，所述测量方法包括以下步骤：
A.设置于定点上的基准RTK-GPS通过无线电通讯电台将载波观测信号传输给移动RTK-GPS；
B.移动RTK-GPS将基准RTK-GPS传来的载波观测信号与本RTK-GPS观测到的载波观测信号进行差分处理，解算出两RTK-GPS间的基线向量；
C.根据事先输入的坐标转化和投影参数，得到移动RTK-GPS的三维坐标数据。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述载波观测信号包括但不限于：
浮标垂直运动的测量信号：使用基准RTK-GPS提供垂直位置数据；
潮汐测量信号：使用浮标中的倾斜传感器来抵消浮标的倾斜、高程和压力变化，去除较高频率波的测量值；
波浪测量信号：使用浮标中的倾斜传感器来抵消浮标的倾斜、高程和压力变化，使用快速傅里叶变换分析的水平时间序列提供FFT计算进行过滤，输出共同波高和周期。
本发明的有益效果是：实现了更高精度的波浪测量，并避免了水下作业等危险系数高的活动，降低监测费用，延长维护周期；使用一对RTK-GPS来提供高精确度位置和高程信息，以便用于潮汐测量和波浪统计，精度高、测量方便；可以安装在复杂恶劣的环境条件下，是相当有效的监测潮汐和波浪的设备；不需要潮汐和波浪统计的底部安装工具，大大简化了浮标需求、系泊费用、部署费用以及维修故障的需求。
附图说明
图 1为本发明的基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统的结 构示意图；
在图 1中，各标号所表示的部件名称列表如下：
1 控制主机
2 基准RTK-GPS
3 无线电通讯电台
40 浮标
50 移动RTK-GPS
60 传感器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
请参照图 1所示，其为本发明的基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统的结构示意图；所述船载浮标测量系统包括：控制主机1、定点设置的基准RTK-GPS(Real-Time Kinematic GPS，动态实时全球定位系统)2、无线电通讯电台3、一个或多个浮标40、分别设于所述浮标40上的移动RTK-GPS50以及分别连接至所述移动RTK-GPS50的传感器60，其中，所述控制主机1与所述基准RTK-GPS2相连接，所述基准RTK-GPS2与所述无线电通讯电台3之间以及所述移动RTK-GPS50与所述无线电通讯电台3之间均为无线电波连接。在实际应用中，所述传感器60既可以设于所述浮标上，也可以浸在海水中，本发明不作具体限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设置。
由此，本发明可提供一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量方法，即为：在两台RTK-GPS之间设置无线电通讯电台，而后进行扩展，将两台以上相对独立的RTK-GPS联成有机整体；设置于定点上的基准 RTK-GPS(基准站)通过无线电通讯电台将载波观测信号(或者观测信息、测站点数据)传输给移动RTK-GPS(移动站)，移动站将基准站传来的载波观测信号与本站观测到的载波观测信号进行差分处理，从而解算出两站间的基线向量；根据事先输入的坐标转化和投影参数，就可得到移动站的三维坐标数据。
上述的载波观测信号包括但不限于以下内容：
1)浮标垂直运动的测量信号：使用基准站上的基准RTK-GPS来提供垂直位置数据；
2)潮汐测量信号：使用浮标中的倾斜传感器来抵消浮标的倾斜、高程和压力变化，去除较高频率波的测量值；
3)波浪测量信号：使用浮标中的倾斜传感器来抵消浮标的倾斜、高程和压力变化，使用快速傅里叶变换分析的水平时间序列提供FFT计算进行过滤，输出共同波高和周期。
本发明的基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统及方法实现了更高精度的波浪测量，并避免了水下作业等危险系数高的活动，降低监测费用，延长维护周期；使用一对RTK-GPS来提供高精确度位置和高程信息，以便用于潮汐测量和波浪统计，精度高、测量方便；可以安装在复杂恶劣的环境条件下，是相当有效的监测潮汐和波浪的设备；不需要潮汐和波浪统计的底部安装工具，大大简化了浮标需求、系泊费用、部署费用以及维修故障的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量系统，其特征在于，包括：控制主机、定点设置的基准RTK-GPS、无线电通讯电台、一个或多个浮标、分别设于所述浮标上的移动RTK-GPS以及分别连接至所述移动RTK-GPS的传感器；其中，
所述控制主机与所述基准RTK-GPS相连接；
所述基准RTK-GPS与所述无线电通讯电台之间以及所述移动RTK-GPS与所述无线电通讯电台之间均为无线电波连接；
所述传感器设于所述浮标上或浸在海水中。
2.一种基于RTK-GPS波浪测量技术的船载浮标测量方法，其特征在于，包括权利要求1所述的船载浮标测量系统，所述测量方法包括以下步骤：
A.设置于定点上的基准RTK-GPS通过无线电通讯电台将载波观测信号传输给移动RTK-GPS；
B.移动RTK-GPS将基准RTK-GPS传来的载波观测信号与本RTK-GPS观测到的载波观测信号进行差分处理，解算出两RTK-GPS间的基线向量；
C.根据事先输入的坐标转化和投影参数，得到移动RTK-GPS的三维坐标数据。
3.根据权利要求2所述的船载浮标测量方法，其特征在于，所述载波观测信号包括但不限于：
浮标垂直运动的测量信号：使用基准RTK-GPS提供垂直位置数据；
潮汐测量信号：使用浮标中的倾斜传感器来抵消浮标的倾斜、高程和压力变化，去除较高频率波的测量值；
波浪测量信号：使用浮标中的倾斜传感器来抵消浮标的倾斜、高程和压力变化，使用快速傅里叶变换分析的水平时间序列提供FFT计算进行过滤，输出共同波高和周期。
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