[发明专利]一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法

权利要求书

1.一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法，其特征在于，利用variometric差分定位算法，通过高频采样结果计算浮标短时间内相对位移；

包括以下步骤：

步骤一：海中放置GNSS漂流浮标，采集浮标位置数据；

步骤二：通过variometric差分定位算法获得海浪的三维速度数据；

步骤三：对预设时间M2内滑窗的速度数据进行高通滤波去除噪声信号和趋势项，保留波浪运动数据；

步骤四：利用EMLM方法计算互谱、计算波浪方向谱。

2.根据权利要求1所述的一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法，其特征在于，步骤二中，GNSS漂流浮标在海洋上按预设时间M1漂流，GNSS漂流浮标漂流过程中测得数据经过预处理后通过北斗或铱星通讯传递给船基或岸基基地，实现数据的实时传输处理，通过variometric差分定位算法解算获得三维速度数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法，其特征在于，variometric差分定位算法为依据相邻历元的标准原始载流观测方程做差得到的差分观测方程，将多个卫星的各个历元数据代入variometric差分定位模型，采用variometric差分定位算法，得到多个需要求解三维速度的观测方程，将观测方程通过最小二乘法求得浮标的三维速度；

标准原始载流观测方程为公式（1）：

    （1）

是接收机相对于卫星的载波相位观测值；是载波波长；

是指卫星与接收器之间的伪距；

是光速；

和分别代表接收机时钟误差和卫星时钟误差；

是对流层误差；

是电离层误差；

是整周模糊度；

是其他因素影响；

是多路径效应；

是噪声影响。

4.根据权利要求3所述的一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法，其特征在于，步骤三中，取相邻两个历元(t,t+1)，将两个历元(t,t+1)分别代入标准原始载流观测方程，得到两个历元对应的观测数值，将两个方程做减法，通过应用电离层自由组合将电离层误差项降低至二阶，得到下列电离层时间单差差分观测方程；

电离层时间单差差分观测方程为公式（2）：

               （2）

其中，和是电离层组合的标准系数；

为接收机相对于卫星的载波相位观测值差值；

为第一种接收机频率信号；

为第二种接收机频率信号；

卫星与接收器之间的伪距差值；

接收机下标；

接收机时钟钟差差值；

卫星时钟钟差差值；

对流层误差差值；

其他因素影响误差差值；

多路径效应误差差值；

单个时间单差中的噪声值；

期待信号频率；

第一种接收机频率的平方值；

第二种接收机频率的平方值。

5. 根据权利要求4所述的一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法，其特征在于，在地心地固参考系中，受到由于卫星轨道运动和地球自转所引起的几何变化，也受到固体潮和海洋负荷的影响，即如公式（3）：

          （3）

式中，是单个时间单差中的噪声。

6. 根据权利要求5所述的一种基于GNSS测波浮标的波浪谱计算方法，其特征在于，GNSS漂流浮标在单位时间内产生一个3D方向的位移，采用高频率计算，则计算公式为公式（4）：

（4）

为各方向上单位向量；卫星与接收器之间的伪距差值；接收机三维方向上的位移标量差值；

为对流层延迟项在单位时间间隔内的变化，可以建模通过计算对流层天顶延迟，通过Saastamoinen模型，使用简单的逆余弦函数得到公式（5）：

     （5）

是卫星相对于GNSS漂流浮标的天顶角；

所述高频率1Hz。