一种基于表层漂流浮标的海流测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，包括如下步骤：获取表层漂流浮标上四个GNSS定位模块各自测量的三维坐标，以及姿态传感器测得的表层漂流浮标的姿态数据；利用表层漂流浮标的姿态数据对四个GNSS定位模块各自测量的三维坐标进行校正；根据四个GNSS定位模块的安装位置对校正后的四个GNSS定位模块的三维坐标进行优化；将优化后的四个GNSS定位模块的三维坐标转换成经纬度坐标；通过四个GNSS定位模块的经纬度坐标计算表层漂流浮标的经纬度坐标、海流瞬时流速、流向和瞬时海面高程。本发明专利技术所公开的测量方法能够获取更高精度的经纬度坐标，并且可以测量浮标所在海域的瞬时流速、流向和海面高程。流向和海面高程。流向和海面高程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表层漂流浮标的海流测量方法


[0001]本专利技术涉及海流观测领域，特别涉及一种基于表层漂流浮标的海流测量方法。

技术介绍

[0002]表层漂流浮标是根据海洋调查、环境监测和科学实验的需要而发展起来的一种小型海洋资料浮标，其主要的功能是使用拉格郎日法测量海水表层流。浮标的定位精度是影响其测流精度的主要因素。目前，表层漂流浮标的定位精度为10m，无法满足现阶段高精度的测流要求。在测流数据种类方面，目前的表层漂流浮标也仅能提供由拉格朗日法测得的平均流速，不能提供瞬时流速、流向、海平面高度等数据的测量功能，无法对海洋流场进行分辨率更高的观测。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，以达到获取更高精度的经纬度坐标，并且可以测量浮标所在海域的瞬时流速、流向和海面高程的目的。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，包括如下步骤：步骤1，获取表层漂流浮标上四个GNSS定位模块各自测量的三维坐标，以及姿态传感器测得的表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取表层漂流浮标上四个GNSS定位模块各自测量的三维坐标，以及姿态传感器测得的表层漂流浮标的姿态数据；四个GNSS定位模块的天线相位中心分别位于正方形的四个顶点，四个天线相位中心在同一平面内，且该平面与表层漂流浮标垂向中轴线垂直；步骤2，利用表层漂流浮标的姿态数据对四个GNSS定位模块各自测量的三维坐标进行校正；步骤3，根据四个GNSS定位模块的安装位置对校正后的四个GNSS定位模块的三维坐标进行优化；步骤4，将优化后的四个GNSS定位模块的三维坐标转换成经纬度坐标；步骤5，通过四个GNSS定位模块的经纬度坐标计算表层漂流浮标的经纬度坐标、海流瞬时流速、流向和瞬时海面高程。2.根据权利要求1所述的一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，其特征在于，步骤2中的校正公式如下：中的校正公式如下：中的校正公式如下：其中，为在地心地固坐标系下，第k号GNSS定位模块测量的三维坐标，为第k号GNSS定位模块校正后的三维坐标，k=1,2,3,4；y为表层漂流浮标的偏航角度，r为表层漂流浮标的横滚角度，p为表层漂流浮标的俯仰角度。3.根据权利要求1所述的一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，其特征在于，步骤3优化的方法如下：（1）以校正后的四个GNSS定位模块的三维坐标为顶点构建测量图形，同时，以四个GNSS定位模块的安装位置为顶点构建安装图形；（2）判断测量图形是否为凸四边形，若为凹四边形，则根据安装图形中各顶点的位置将需调整的顶点进行移动，使得移动后的测量图形变为凸四边形，并包含安装图形；（3）根据安装图形中各顶点的位置分别计算测量图形中四个顶点的移动矢量，并验证四边形四条边在移动前后的长度差，以及四边形四个角在移动前后的角度差，直到差值在设定阈值范围内，则认为优化结束；（4）按照计算的移动矢量将四个顶点分别进行移动，使得移动后的测量图形与安装图形大小和形状相同。4.根据权利要求1所述的一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，其特征在于，步骤4的转换方法如下：的转换方法如下：
其中，为第k号GNSS定位模块的维度，为第k号GNSS定位模块的经度，为第k号GNSS定位模块的大地高程，为第k号GNSS定位模块优化后的三维坐标，a为地球长半径，b为地球短半径；通过迭代运算的方法求解上述方程得到转换后的四个GNSS定位模块的经纬度坐标。5.根据权利要求1所述的一种基于表层漂流浮标的海流测量方法，其特征在于，步骤5的具体方法如下：表层漂流浮标每隔15分钟开机工作一次，采集30秒的经纬度数据进行计算后关机，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑江，梁冠辉，王冠琳，张凤烨，魏泽勋，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：