[发明专利]一种基于北斗的全海域验潮系统及验潮方法

说明书

本发明公开了一种基于北斗的全海域验潮系统，包括北斗二代卫星导航定位系统、北斗卫星通信系统、岸边基站和位于海洋中载体上的验潮数据采集器；同时公开了该验潮系统的验潮方法，岸边基站根据验潮数据采集器的经纬度坐标确定所在海域的潮汐模型，并确定所在海域的主要分潮类型，根据分潮类型的周期对一整天的潮位数据进行三角多项式拟合，得到高精度的每天潮位曲线。本发明可以应用于任一能接收到北斗二代卫星电磁波信号的海域，克服了现有验潮手段只能在近岸操作的缺点，扩大了海洋潮汐测量的工作范围；且采用北斗卫星通信系统进行数据传输，具有很高的数据保密性。

技术领域

本发明属于海洋环境监测领域，特别涉及一种基于北斗二代卫星导航定位系统和北斗卫星通信系统的可以在全球任意海域进行验潮的方法。

背景技术

准确的获取海洋中的潮汐信息对于船舶航行、海洋灾害预报、海洋渔业、军事行动具有至关重要的作用。目前现有的验潮手段有验潮井、浮子式验潮、声学验潮和压力验潮，以上验潮方法均只能应用于近岸，无法应用于深远海。随着我国北斗卫星导航定位系统的逐步完善和北斗单点定位技术的日渐成熟，将其应用到海洋领域的验潮方法中，增加我国海洋潮汐测量工作的自动化、高精度和全球化的能力，为我国获取全球海洋潮汐数据提供技术支持是目前研究的重点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于北斗的全海域验潮系统及验潮方法，以达到可以应用于全球任一海域，提高验潮数据保密性的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于北斗的全海域验潮系统，包括北斗二代卫星导航定位系统、北斗卫星通信系统、岸边基站和位于海洋中载体上的验潮数据采集器；所述北斗二代卫星导航定位系统包括北斗二代卫星和北斗二代卫星数据服务器；所述北斗卫星通信系统包括北斗通信卫星和位于岸边基站、验潮数据采集器上的北斗通信终端；所述验潮数据采集器包括电压转换模块和处理器，所述处理器与姿态传感器、北斗通信终端以及北斗信号采集模块相连；所述岸边基站与北斗二代卫星数据服务器相连，且岸边基站通过北斗卫星通信系统与验潮数据采集器信号连接，验潮数据采集器与北斗二代卫星信号连接。

一种基于北斗的全海域验潮系统的验潮方法，包括如下步骤：

(1)验潮数据采集器接收岸边基站发送的北斗精密星历和钟差数据，以及北斗二代卫星发射的电磁波信号，并进行分析、处理、计算验潮数据采集器所在海域的经纬度坐标及高程信息；

(2)经过姿态修正得到验潮数据采集器所在海域在CGCS2000坐标系下的海面高程信息，并将步骤(1)中得到的钟差数据、经纬度坐标以及经姿态修正后的海面高程信息发送回岸边基站；

(3)岸边基站对海面高程信息进行粗差剔除、高程异常转换和滑动平均，计算得到每分钟的潮位；

(4)岸边基站根据验潮数据采集器的经纬度坐标确定所在海域的潮汐模型，并确定所在海域的主要分潮类型，根据分潮类型的周期对一整天的潮位数据进行三角多项式拟合，得到高精度的每天潮位曲线。

上述方案中，所述步骤(1)中具体包括如下步骤：

a、岸边基站通过网络从北斗二代卫星数据服务器上实时下载采样间隔为15分钟的北斗精密星历和钟差数据，并进行分析，编码、打包，通过北斗卫星通信系统发送至验潮数据采集器；

b、验潮数据采集器解码北斗精密星历和钟差数据，并采用15阶拉格朗日多项式对采样间隔为15分钟的北斗精密星历和钟差数据进行内插，得到更新率10Hz的北斗精密星历和钟差数据；

c、验潮数据采集器接收北斗二代卫星的电磁波信号，将其转换成更新率10Hz的伪距、载波相位和多普勒观测量；

d、将步骤b和步骤c得到的观测量组成观测方程，求解出验潮数据采集器所在海域的经纬度坐标及高程信息。