海浪测量系统技术方案

海浪测量系统，属于海况监测领域，本发明专利技术为解决现有海况监测方法不能对远距离大面积的海洋表面动态、海洋参数的变化情况进行实时测量的问题。本发明专利技术所述海浪测量系统，包括主控单元和显控单元，主控单元通过雷达采集卡和雷达信号转换模块接收导航雷达输出的原始图像信号，通过主控单元的海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储；模型计算获取的数据通过显控单元显示输出。本发明专利技术用于海况实时测量。

Wave measurement system

The sea wave measuring system belongs to the field of sea condition monitoring. The present invention solves the problem that the existing sea condition monitoring methods can not measure the sea surface dynamics and the changes of ocean parameters in a long distance and large area in real time. The sea wave measuring system of the invention comprises a main control unit and a display and control unit. The main control unit receives the original image signal from the navigation radar through a radar acquisition card and a radar signal conversion module, and calculates and stores the radar echo image through the sea wave parameter calculation module of the main control unit. The data is displayed through the display and control unit. The invention is applied to real-time measurement of sea conditions.

【技术实现步骤摘要】
海浪测量系统
本专利技术涉及一种海浪测量系统，属于海况监测领域。
技术介绍
21世纪是海洋的世纪，海洋是人类的摇篮，是一个巨大无比的生物家园，拥有极为丰富的能源，海洋的充分开发和利用是人类社会面临的重大研究课题。然而，海上的任何活动，无论是海洋的开发利用，还是海洋环境监测、灾害预报和海洋方位，都依赖于对风、浪、流、潮等物理海洋要素基础数据、变化规律的掌握和预测预报，因此，迫切需要，对海洋实现准确、全面、实时的立体监测。传统的海况测量方法是采用船载或浮标传统的海况测量方法，主要有以下几类:一是用船载或浮标测海仪器进行实地测量，比如用测量船、海流计、波高计等,这类现场探测设备覆盖面积小，只能得到点或线上的数据，对于远距离大面积实时监测海洋表面的动态特性显得无能为力，其作业还受到海洋气象的严重制约，工作效率低；二是利用海洋卫星，这种方法成本较高，并且，由于多数监测卫星都是极轨卫星，不能与地球自转同步，因此不能实时有效地给出海洋参数的变化情况；三是利用配备有遥感系统的船只或飞机出海测量，但由于海洋气候的影响，无法做到全天候测量。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有海况测量方法不能对远距离大面积的海洋表面动态、海洋参数的变化情况进行实时测量的问题，提供了一种海浪测量系统。本专利技术所述海浪测量系统，包括主控单元和显控单元，主控单元通过雷达采集卡和雷达信号转换模块接收导航雷达输出的原始图像信号，通过主控单元的海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储；模型计算获取的数据通过显控单元显示输出。本专利技术的优点：本专利技术能够接收雷达输出的原始视频信号，利用计算机设备对雷达回波图像进行转换、存储和模型计算，能够输出本船附近海域海浪的实测有效波高、波峰峰向、波峰周期等信息，为操作人员提供海浪测量数据，为本船提供海况实测数据。本专利技术利用雷达对海面状态(主要是表面流、海浪、海面风场等)进行测量主要利用雷达发射的无线电波与海面风浪场之间相互作用产生的海面回波信号提取海况参数，从而对海况进行分析预报。这种测量方法可以全天候、对大面积海况进行测量，不受天气和地理条件的限制，经济、可靠、探测精度高。海浪测量系统能够根据实时测量的有效波高输出当前的海况值，真正的实现了对海况准确、全面、实时的立体监测。附图说明图1是本专利技术所述海浪测量系统的原理框图；图2是海浪参数解算模块的流程框图。具体实施方式具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述海浪测量系统，包括主控单元和显控单元，主控单元通过雷达采集卡和雷达信号转换模块接收导航雷达输出的原始图像信号，通过主控单元的海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储；模型计算获取的数据通过显控单元显示输出。本实施方式中，海浪参数解算模块通过图像解算算法对原始图像信号进行处理后输出解算结果。具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，海浪参数解算模块能够对雷达回波图像进行模型计算和存储，其特征在于：模型计算用于获取附近海域海浪的实测信息数据，包括海浪有效波高、海浪波峰周期、海浪波峰峰向和海况等级；存储是以文件方式记录导航雷达输出的原始视频信号和海浪实测数据。具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储的具体过程为：步骤1、程序开始，初始化；步骤2、判断是否存储雷达信号，如果是则执行步骤3，如果否则执行步骤9；步骤3、读取缓冲区中信号数据信息，然后对导航雷达输出的信号进行检查；步骤4、判断导航雷达输出的信号是否为32幅图像，如果是则执行步骤5，如果否则返回执行步骤3；步骤5、对32幅雷达图像进行解算，然后同时执行步骤6和步骤7；步骤6、输出解算结果，然后同时执行步骤8和步骤10；步骤7、停止导航雷达信号的采集，然后执行步骤9；步骤8、开始导航雷达信号的采集，然后执行步骤9；步骤9、等待存储导航雷达信号的指令，然后返回执行步骤2；步骤10、海浪解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储结束。具体实施方式四：本实施方式对实施方式二作进一步说明，海浪有效波高的测量范围为：最小波高≤2m；最大波高＞6m；测量精度为：海浪波高为2.0m-3.5m时≤0.5m，海浪波高为3.5m-6m时≤15％。具体实施方式五：本实施方式对实施方式二作进一步说明，海浪波峰周期的测量范围为：最小周期＜8s；最大周期＞12s；测量精度为：海浪波峰周期为8s-12s时≤15％。具体实施方式六：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，海浪波峰峰向的测量范围为：0°-360°；测量精度为≤20°。具体实施方式七：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，海况等级包括四个，分别为：低于5级、5级、6级和高于6级。具体实施方式八：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，显控单元显示内容包括：附近海域海浪的实测信息数据、历史数据曲线和雷达极坐标原始图像。具体实施方式九：本实施方式对实施方式一或八作进一步说明，显控单元的显示输出时间间隔包括：10min、20min、30min和40min，当到达设置的输出时间间隔时输出显示数据。本实施方式中，设备开机后自动进行雷达信号检测，若雷达信号满足设备雷达图像采集要求，设备即开始采集雷达图像并进行正常循环解算输出结果的工作模式。设备解算输出时间为10min、20min、30min、40min四档，当到达设置的指定时间后输出结果数据，界面显示的信息内容包括“有效波高”、“波峰周期”、“波峰峰向”、“海况”、“流向”、“流速”数值类信息，还包括一维频率-能量谱和二维频率-方向谱，以及波峰峰向、海流方向的表盘显示方式和当前设备的主要信息状态。本实施方式中，显控单元采用19英寸海事专用显示器，支持分辨率为1280×1024。本实施方式中，显控单元响应时间20ms(灰阶响应时间)；对比度：2000:1，光强：300cd/m2；可视角度：178°/178°，有效显示区：376.32(H)×301.06(V)mm；最大色彩16.7M/8-bitcolor；支持VGA、DVI-D接口；宽电源输入电压：115～230VAC，50/60Hz，电源功耗<40W。本专利技术所述海浪测量系统的主要功能有：计算海浪的有效波高、波峰周期、波峰峰向；自动对输入的1路雷达模拟视频、触发脉冲、船首脉冲、方位脉冲信号进行数字化、坐标转换、图像存储、传输和连续模型计算等处理，实时计算附近海域海浪有效波高、波峰周期、波峰峰向等信息。计算海况等级；利用模型计算的当前海浪有效波高和接收综合导航系统的风速信息计算并显示当前海况等级；显示当前波浪参数以及历史数据曲线、雷达极坐标原始图像等信息；以图形和数字的方式显示当前波浪实测参数(有效波高、波峰峰向、波峰周期)以及历史数据曲线、雷达极坐标原始图像、二维频率-方向谱、一维频率-能量谱；以文件方式记录当前雷达原始图像和海浪实测数据等信息；具有当前雷达原始图像信息和海浪实测数据记录功能，能够将所需记录的雷达原始图像序列数据和连续海浪实测数据以文件方式存储在本地硬盘上。本专利技术中，海浪参数解算模块的工作电源电压频率50±5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海浪测量系统，其特征在于，包括主控单元和显控单元，主控单元通过雷达采集卡和雷达信号转换模块接收导航雷达输出的原始图像信号，通过主控单元的海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储；模型计算获取的数据通过显控单元显示输出。

【技术特征摘要】
1.海浪测量系统，其特征在于，包括主控单元和显控单元，主控单元通过雷达采集卡和雷达信号转换模块接收导航雷达输出的原始图像信号，通过主控单元的海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储；模型计算获取的数据通过显控单元显示输出。2.根据权利要求1所述的海浪测量系统，海浪参数解算模块能够对雷达回波图像进行模型计算和存储，其特征在于：模型计算用于获取附近海域海浪的实测信息数据，包括海浪有效波高、海浪波峰周期、海浪波峰峰向和海况等级；存储是以文件方式记录导航雷达输出的原始视频信号和海浪实测数据。3.根据权利要求1或2所述的海浪测量系统，其特征在于，海浪参数解算模块对雷达回波图像进行模型计算和存储的具体过程为：步骤1、程序开始，初始化；步骤2、判断是否存储雷达信号，如果是则执行步骤3，如果否则执行步骤9；步骤3、读取缓冲区中信号数据信息，然后对导航雷达输出的信号进行检查；步骤4、判断导航雷达输出的信号是否为32幅图像，如果是则执行步骤5，如果否则返回执行步骤3；步骤5、对32幅雷达图像进行解算，然后同时执行步骤6和步骤7；步骤6、输出解算结果，然后同时执行步骤8和步骤10；步骤7、停止导航雷达信号的采集，然后执行步骤9；步骤8、开...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利强，张振兴，佟明，宋佩文，卢甜甜，
申请(专利权)人：哈尔滨哈船导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23