波浪浮标数据处理方法研究

发布时间：2025-05-04 21:46

　　随着我国经济的快速发展和综合国力的逐步提高,许多重要部门对海洋监测提出了更高的要求。波浪浮标是一种常用的海洋监测设备,具有无人值守、自动测量的优点,目前被广泛应用于各个海洋监测站。它可以定点、定时、连续、准确地对海面波浪的高度、周期以及波浪传播方向等水文要素进行遥测。 本文在介绍国内外波浪浮标研究现状的基础上,指出了国内现有浮标的缺陷,分析了国外浮标在我国不适用的主要原因,提出了一套完整的波浪浮标系统设计方法和波浪浮标数据处理方法。主要是波浪浮标整体系统的总体设计方案,重点是波浪数据采集系统的设计方案,包括：微处理器单元、GPS单元、加速度传感器单元、电子罗盘单元以及嵌入式系统中软件的优化设计。此外,在介绍随机海浪模型,波高和波周期等海浪参数统计方法的前提下,重点介绍了基于加速度传感器的波浪浮标的测波原理和基于GPS传感器的波浪浮标的测波原理,然后比较了两种方法的优缺点,针对两种传感器提出了基于卡尔曼滤波器的信息融合新算法,以提高系统采集波面序列的精度。 最后在介绍海浪功率谱和方向谱估计方法的基础上,提出了基于我国近海水浅特征的波浪浮标系统的功率谱、方向谱和波向的计算方法。波浪浮...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 国外波浪浮标的发展现状
        1.1.1 荷兰Datawell公司的波浪骑士波浪浮标
        1.1.2 加拿大AXYS公司的波浪浮标
    1.2 国内波浪浮标发展现状
        1.2.1 第一阶段(1965～1975)
        1.2.2 第二阶段(1975～1985)
        1.2.3 第三阶段(1985～今)
    1.3 本章小结
第二章 波浪浮标系统设计
    2.1 单片机微处理器系统
    2.2 GPS接收机模块
    2.3 加速度传感器模块
    2.4 电子罗盘模块
    2.5 无线传输模块
    2.6 采集电路嵌入式软件设计
    2.7 本章小结
第三章 波浪浮标测波算法研究
    3.1 波高和周期的统计方法
    3.2 波浪浮标的测波方法
        3.2.1 基于加速度传感器的波浪浮标测波方法
        3.2.2 基于GPS传感器的波浪浮标测波方法
        3.2.3 两种波浪浮标的性能与模型对比
    3.3 多传感器的信息融合算法
    3.4 本章小结
第四章 波浪浮标谱估计算法研究
    4.1 海浪功率谱估计与应用
        4.1.1 相关函数法
        4.1.2 周期图法
        4.1.3 最大熵法
    4.2 海浪功率谱方法比较
    4.3 海浪功率谱的应用
        4.3.1 由功率谱计算波高
        4.3.2 由功率谱计算周期
        4.3.3 由功率谱计算波长
    4.4 海浪方向谱估计与应用
        4.4.1 傅里叶级数法
        4.4.2 最大似然法
        4.4.3 扩展本征矢法
        4.4.4 贝叶斯法
    4.5 基于本波浪浮标系统的谱估计与计算
        4.5.1 功率谱的估计与计算
        4.5.2 方向谱的估计与计算
    4.6 海浪的方向计算
    4.7 本章小结
第五章 波浪浮标系统软件设计
    5.1 浮标协同测波数据处理系统软件综述
        5.1.1 运行环境
        5.1.2 软件结构
        5.1.3 软件功能简介
    5.2 软件的安装与卸载
    5.3 软件的使用
        5.3.1 数据接收
        5.3.2 海浪参数估计
        5.3.3 海浪功率谱和方向图的绘制
    5.4 软件使用注意事项
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：4042852