[发明专利]基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标和波浪统计方法

摘要

本发明公开了一种基于并联压电式六维加速度传感器的海洋波浪浮标，包括浮标体、传感器系统、控制系统，内置在浮标体中的控制系统综合波浪加速度信息、风速信息、风向信息、电子罗盘发送的方位角信息，分别对海洋波浪浮标所处位置的波浪特征和气象数据进行处理，以计算主波向、波高、波周期、实际风向、实际风速，并将计算出的主波向、波高、波周期、实际风向、实际风速通过通讯模块发送至用户端监测系统。本发明能够解决对海洋波浪进行观测的技术难题以及现有技术的局限性，可以定点、定时、连续、准确地对海面波浪的波高、波周期以及波向等波浪特征和风速、风向等气象要素进行观测。

主权项

1.一种基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标，其特征在于，所述海洋波浪浮标包括浮标体、传感器系统、控制系统；所述浮标体包括支架，固定在支架上的航标灯、GPS定位天线和若干个太阳能电池板，浮体，以及设置在浮体内的控制箱、蓄电池组，支架通过紧固部固定在浮体上表面上；所述传感器系统包括并联压电式六维加速度传感器、风速传感器、风向传感器、信号处理模块；所述风速传感器、风向传感器固定在支架顶端，分别用于采集海洋波浪浮标所处位置的风速信息、风向信息；所述并联压电式六维加速度传感器、信号处理模块设置在控制箱内部，并联压电式六维加速度传感器、信号处理模块互相电连接；所述控制系统设置在控制箱内部，包括FPGA处理器、A/D转换器、通讯模块、电子罗盘、只读存储器、SD存储卡、时钟模块；所述太阳能电池板经逆变器降压模块与蓄电池组电连接，所述蓄电池组与FPGA处理器、A/D转换器、信号处理模块电连接；所述信号处理模块的数据输出端、风速传感器、风向传感器的输出端通过A/D转换器分别与FPGA处理器电连接，信号处理模块、风速传感器、风向传感器分别将波浪加速度信息、风速信息、风向信息发送至A/D转换器，经A/D转换器转换格式后发送至FPGA处理器；所述SD存储卡通过串行外设接口与FPGA处理器电连接；所述通讯模块、GPS定位天线通过串口与FPGA处理器电连接，GPS定位天线用于探测海洋波浪浮标所处位置的位置信息，并且将探测到的位置信息发送至FPGA处理器；所述电子罗盘通过集成电路总线与FPGA处理器连接，电子罗盘用于实时探测海洋波浪浮标的方位角信息，将探测到的方位角信息发送至FPGA处理器；所述FPGA处理器结合波浪加速度信息、风速信息、风向信息、电子罗盘发送的方位角信息，分别对海洋波浪浮标所处位置的波浪特征和气象数据进行处理，以计算海洋波浪浮标所处位置的主波向、波高、波周期、实际风向、实际风速，并将计算出的海洋波浪浮标所处位置的主波向、波高、波周期、实际风向、实际风速通过通讯模块发送至用户端监测系统、以及将计算结果存储至SD存储卡和/或只读存储器；所述FPGA处理器通过通讯模块与用户端监测系统建立有通讯链路，所述用户端监测系统包括安装有监测软件的终端服务器。