[发明专利]基于自适应频域积分的海浪检测方法

权利要求书

1.基于自适应频域积分的海浪检测方法，其特征是：

(1)降频采集并存储MEMS输出的陀螺仪、加速度计、磁场数据；

(2)利用加速度计及磁场数据通过AHRS解算出载体姿态并进行存储；

(3)使用姿态转换矩阵将载体坐标系下加速度信号，转换到地理坐标系下，其中天向加速度即为海浪运动的垂直加速度；

(4)使用快速傅立叶变换将时域内的海浪运动的垂直加速度信号转换到频域内；

(5)将频域内的加速度信号进行二次积分成位移信号，使用自适应频域积分算法，确定上、下限截止频率，滤除相关干扰信号；

(6)解算出海浪运动的特征值：包括最大波高、最大周期、十分一波高、十分之一周期、三分之一波高、三分之一周期、平均波高、平均周期；

(7)根据地理坐标下的水平面合加速度方向及AHRS解算出的航向角，获取海浪运动的主波向和实际运动波向；

(8)将海浪的测量时间、采样频率、有效波个数、波高、周期、波向进行存储，通过通讯接口发送海浪的特征值。

2.根据权利要求1所述的基于自适应频域积分的海浪检测方法，其特征是：将载体坐标系加速度信号转换到地理坐标系，具体为：

MEMS直接测量的数据为载体坐标下的加速度信号，并不能直接用于位移信号的直接积分，其中载体坐标系b定义为右-前-上，地理坐标系n的定义为东-北-天，

其中为b系到n系的姿态转换矩阵，s、c代表正余弦函数，C表示转动的方向余弦矩阵，定义载体坐标系、地理坐标系下的加速度分别如下：

xyz表示载体坐标系下右前上分量，enu表示地理坐标系下的东北天分量，地理坐标系下的加速度为：

其中天向加速度即为海浪运动的垂直加速度信号，二次积分为位移信号。

3.根据权利要求1或2所述的基于自适应频域积分的海浪检测方法，其特征是：所述的自适应频域积分算法，根据不同的海浪运动情况，实时在线估计出上、下限截止频率：

获取加速度信号x(n)的频域变换X(k)，以频率f为横坐标，|X(f)|为纵坐标，得到幅值谱，对于X(kΔf)，取X(k)最大值时，对应的频率即kΔf＝f₀，即为海浪周期运动的频率f₀，频谱的横坐标取值范围为f∈[0,Fs/2]，传统的固定参数的滤波器如下：

设计的自适应滤波器如下：

其中，β为自适应因子，从而得到海浪运动的垂直位移。