[发明专利]一种极地冰区海洋潮汐测量浮标、测量方法及应用

说明书

本发明属于海洋潮汐测量技术领域，公开了一种极地冰区海洋潮汐测量浮标、测量方法及应用，极地冰区海洋潮汐测量浮标包括浮标本体；北斗导航定位系统，安装在所述浮标本体上，用于确定浮标体本体在冰面的地心三维坐标；探冰雷达，安装在所述浮标本体上，用于测量天线到冰面的距离以及海冰厚度。北斗导航定位系统包括：北极卫星导航定位信号接收机和GNSS天线，所述GNSS天线安装在北极卫星导航定位信号接收机上，用于接收L频段三个频点的信号。本发明可以适用于极地冰区潮汐测量，可以改正海冰带来的观测误差，设备成本也显著降低。

技术领域

本发明属于海洋潮汐测量技术领域，尤其涉及一种极地冰区海洋潮汐测量浮标、测量方法及应用。

背景技术

潮汐通常是一种由地球运动和日月关系等因素引起的海洋水位涨落过程，目前在正常的水面可以使用浮子式验潮仪、压力计、声学验潮仪等设备进行潮汐的观测，但是极地区域由于冰的存在，目前的测量设备往往无法在极地冰区进行观测。潮汐是重要的海洋水文参数之一，对于海洋科学研究、军事保障以及防灾减灾有重要价值。

现有技术一公开了一种冰下湖体积变化的估算方法，申请号：CN201811093102.7，通过获取相应时间段内的CryoSat2雷达高度计SARIn模式的L1B波形数据；使用波形重跟踪方法计算冰下湖区域的表面高程，对获取的表面高程数据进行预处理，剔除高程变化异常点；使用DEM对预处理后的高程数据进行坡度改正，去除坡度造成的误差；使用克里金插值最终生成100*100m的格网，然后计算相应时间段内的高程变化，对高程变化值加入后向散射能量改正，去除后向散射能量对高程变化造成的影响；通过高程变化值获取冰下湖的形状和面积，对每个格网冰下湖表面的高程变化值进行积分，最终获取相应时间段内冰下湖的体积变化。

现有技术二公开了一种基于北斗和激光的简易潮位观测站及其验潮方法，申请号：CN201811620175.7，所述简易潮位观测站由验潮端和控制接收端组成；所述验潮端为，在连接板上设有激光测距模块经串口线分别与北斗定位及短报文通讯模块、数据存储备份模块连接；GNSS天线经天线连接线与北斗定位及短报文通讯模块相连接；设有滤波孔的验潮管与连接板相连接，两节验潮管之间设有连接管；浮球设于验潮管中，激光测距模块的激光束照射至浮球上并反射；过滤帽设于验潮管的底端；所述验潮站控制接收端为，北斗短报文通讯模块经串口线与装有潮位测量控制分析计算软件系统的计算机相连接，GNSS天线经天线连接线与北斗短报文通讯模块相连接。

现有技术均没有针对北极海冰覆盖区域进行有效的潮汐测量，现有海洋潮汐测量技术主要适用于沿岸验潮站或者无冰水域。由于海冰的存在，特别是远离陆地区域的海冰覆盖区域，常规验潮的方法如声学验潮仪、浮子式验潮仪和海底压力计往往无法正常实施潮汐观测。传统的GNSS浮标也可以观测潮位，但冰基的GNSS浮标往往对海冰厚度改变带来的误差进行补偿，从而造成显著的误差。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：浮子式验潮仪只能用于沿岸的验潮井，无法用于外海，声学验潮仪只能适用于码头等陆地位置，需要安装支撑架设备，无法用于外海，压力计在深海布放往往侧脸误差较大，且成本高，无法改正海冰的误差影响。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明提出一种综合利用北斗定位和冰雷达进行极地离岸冰区的冰基潮位测量方法，通过在浮标体设置北斗定位系统和冰雷达系统，可以分别观测到浮标的地心绝对坐标和冰厚度等参数，通过数据处理可提取得到海洋潮汐信号，可以解决极地离岸冰区的潮汐测量技术难题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种极地冰区海洋潮汐测量浮标。所述技术方案如下：

该极地冰区海洋潮汐测量浮标包括浮标本体；

北斗导航定位系统，安装在所述浮标本体上，用于确定浮标体本体在冰面的地心三维坐标；

探冰雷达，安装在所述浮标本体上，用于测量天线到冰面的距离以及海冰厚度。