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基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究

单瑞

  海浪和潮汐作为海洋中重要的运动现象,对人类在海上活动及近岸活动有着巨大影响,到目前为止,已经出现了各式各样的海浪、潮位测量仪器和方法。尽管现有方法能对海浪进行有效测量,但缺点也很明显。目测法和光学式手段不能满足恶劣天气及夜间观测的要求,重力、声学和水压式测波设备价格一般较贵,且若想得到位置信息还需另外加装GPS定位设备。传统潮位测量技术都需在已知点处验潮,受条件制约较为明显。GPS具有全天候、高精度、简单、廉价等诸多优势,且GPS可以对载体速度进行有效的测量。通过船载或浮标的GPS多普勒测量,可以实时测定载体的三维瞬时速度,积分变换后可以反演出测点处的波面起伏,结合谱分析的方法可以获取平均波高、平均周期等海浪参数。同时,利用上述观测数据也可以实现潮汐信息提取。相比传统的潮位测量技术GPS在航潮位测量可随时随地进行,方便有效。 不同的GPS接收机类型产生不同的测速噪声,即使同种类型的GPS接收机也会产生测速噪声差异,因此应进行测速噪声测定。利用原始多普勒观测值进行单点测速,精度较低,建议改用导出多普勒数据重新进行速度计算。采用导出多普勒值测速,用户利用单频机单点观测即可实现。只要保证数据的采样率,其能达到的测速精度是较高的,可以达到1-2cm/s。本文介绍了GPS单点测速的原理和方法,分析对比了已有测速方法的精度,并对影响测速精度的误差做出了分析,将GPS单点测速方法引入到海浪及潮位测量实验,结合谱分析的方法,提取了海浪平均周期、平均波高以及潮位变化值。与现有技术手段做了对比分析。采用GPS测速的方式,可以有效获取海浪和潮汐信息,与测波仪和验潮仪的结果表现出较好的一致性。本文的试验结果显示,GPS测量潮汐与验潮仪的结果相关性高达0.98,平均误差为-1.6cm;GPS测量海浪与测波仪的结果在浪高上仅仅相差5cm,周期上互差0.7s。……   
[关键词]:GPS单点测速;海浪测量;潮位测量;谱分析;滑动平均
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东科技大学2010年
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