[发明专利]一种便携式近岸海浪观测系统及方法

权利要求书

1.一种便携式近岸海浪观测系统，其特征在于：包括安装在观测平台上的激光发射模块、激光光条纹成像模块、辅助信息感知模块、海浪要素信息提取模块和电源模块，所述激光发射模块与海浪要素信息提取模块相连，用于接收海浪要素信息提取模块发送的功率控制信号，并向近岸海面发射矩形激光条纹，所述激光光条纹成像模块与海浪要素信息提取模块相连，用于接收海浪要素信息提取模块发送的焦距控制信号，并采集近岸海面反射的矩形激光条纹，同时将采集的矩形激光条纹以数字图像方式发送给海浪要素信息提取模块，所述辅助信息感知模块与海浪要素信息提取模块相连，用于采集真北方位角以及观测平台的俯仰角和横滚角信息，并将采集的信息发送给海浪要素信息提取模块，所述海浪要素信息提取模块根据接收的信息向激光发射模块和激光光条纹成像模块发送功率控制信号和焦距控制信号，并提取激光光条纹成像模块发送的数字图像的中心位置信息，再结合观测平台距离海平面的高度、激光发射模块与激光光条纹成像模块之间的距离、激光发射模块与激光光条纹成像模块之间的夹角、观测平台的俯仰角和横滚角信息、激光光条纹成像模块内部成像的像距以及真北方位角计算出反射点海浪的高度和方向要素，所述电源模块分别为激光发射模块、激光光条纹成像模块、辅助信息感知模块和海浪要素信息提取模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的便携式近岸海浪观测系统，其特征在于：所述激光发射模块包括依次串联的激光器、激光发射电路、恒温控制电路和功率可调控制器，所述激光器用于向近岸海面发射矩形激光条纹，所述激光发射电路用于驱动激光器，所述恒温控制电路用于控制激光器的温度，所述功率可调控制器与海浪要素信息提取模块相连，用于接收海浪要素信息提取模块发送的功率控制信号，并为恒温控制电路提供可控功率源。

3.根据权利要求1所述的便携式近岸海浪观测系统，其特征在于：所述辅助信息感知模块包括三维电子罗盘，所述三维电子罗盘用于采集真北方位角以及观测平台的俯仰角和横滚角信息。

4.根据权利要求3所述的便携式近岸海浪观测系统，其特征在于：所述辅助信息感知模块还包括测距仪、GPS定位模块和集线器，所述测距仪用于采集观测平台与岸边的距离，所述GPS定位模块用于采集观测平台的坐标信息，所述集线器分别与三维电子罗盘、测距仪和GPS定位模块相连，用于将接收的信息发送给海浪要素信息提取模块。

5.根据权利要求1所述的便携式近岸海浪观测系统，其特征在于：所述激光光条纹成像模块包括窄带滤波模块、可调焦距镜头和CCD感光元件，反射的矩形激光条纹依次经过窄带滤波模块和可调焦距镜头后再由CCD感光元件感知获取，所述窄带滤波模块用于对反射的矩形激光条纹进行滤波，所述可调焦距镜头用于接收海浪要素信息提取模块发送的焦距控制信号，调节镜头的焦距，使反射的矩形激光条纹被CCD感光元件感知，所述CCD感光元件与海浪要素信息提取模块相连，用于感知获取矩形激光条纹图像信息，并将该图像信息以数字图像方式发送给海浪要素信息提取模块。

6.根据权利要求1所述的便携式近岸海浪观测系统，其特征在于：所述海浪要素信息提取模块包括主控制器、光条纹图像预处理模块、光条纹图像实时显示模块、光条纹中心提取模块、海浪要素反演模块和海浪要素显示模块，所述主控制器分别与激光发射模块和光条纹成像模块相连，用于发送功率控制信号和焦距控制信号，所述光条纹图像预处理模块与光条纹成像模块相连，用于接收光条纹成像模块采集的数字图像，并对该数字图像做非线性二维中值滤波的预处理，所述光条纹图像实时显示模块与光条纹图像预处理模块相连，用于实时显示预处理后的数字图像，所述光条纹中心提取模块与光条纹图像预处理模块相连，用于提取预处理后的数字图像的中心位置信息，所述海浪要素信息反演模块与辅助信息感知模块相连，用于综合观测平台距离海平面的高度、激光发射模块与激光光条纹成像模块之间的距离、激光发射模块与激光光条纹成像模块之间的夹角、观测平台的俯仰角和横滚角信息、激光光条纹成像模块内部成像的像距以及真北方位角计算出反射点海浪的高度和方向要素，所述海浪要素显示模块与海浪要素信息反演模块相连，用于显示海浪要素信息反演模块计算出的海浪高度和方向要素。