基于GNSS技术的近海岸潮位提取关键技术研究

摘要

潮汐资料是从事海洋活动必不可少的参考资料，潮位测量是获取潮位信息的重要手段。传统验潮方法一般通过架设验潮站、潮位模型内插或抛设验潮仪来获取潮位。传统验潮方法存在验潮站固定、内插潮位精度低和抛设验潮仪可能出现资料空白或丢失等不足。基于 GNSS技术的潮位测量方法是一种利用 GNSS定位技术，通过后期数据处理，获得测船处潮位的潮位测量方法。该方法无需架设验潮站，无需进行潮位内插，避免了资料空白或丢失的危险，丰富了现有验潮手段，克服了传统验潮方法的不足。　　论文在分析国内外研究现状的基础上，开展了如下研究：　　1）基于GNSS技术的潮位测量系统。本文设计了基于GNSS技术的潮位测量系统，介绍了系统组成及原理，并研究了一种通过压力传感器测量船体实时动态吃水的方法。该方法有效地解决了根据经验公式计算动态吃水量精度低的问题，改进了现有潮位提取方法。　　2）基于GNSS技术的潮位提取系统的数据处理。数据处理是获取最终潮位的关键，针对数据处理的各个环节，开展了不同时间基准的多传感器数据时间配准方法研究；基于Heave思想的高程数据质量控制方法研究；高程基准转换方法研究；船体姿态改正模型研究；动态吃水改正模型研究；通过低通滤波器提取潮位信息方法研究。在上述研究的基础上，获得了最终的潮位数据。　　基于上述研究，研制了沿海航道GNSS潮位提取系统软件　　3）现有的基于GNSS技术的潮位提取方法的数据处理过程中，并没有考虑多传感器信号时间延迟对潮位提取精度的影响。事实上，该时间延迟是客观存在的，并对潮位提取精度有一定影响。基于此，本文研究了一种基于垂直信号相似度匹配的多传感器时间同步方法，该方法可以准确地探测出多传感器信号的时间延迟量，有效地解决了多传感器信号时间不同步的问题，一定程度上提高了潮位提取精度。　　4）为了验证本文所述方法的正确性，在广东省崖门出海航道试验区开展了基于GNSS技术的潮位测量实验。实验结果表明：通过本文研究的方法提取的潮位与人工潮位基本一致，验证了了本文所研究方法的可行性。

目录

声明

1 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3传统验潮存在的一些问题

1.4本文主要研究内容

1.5本章小结

2 基于GNSS技术的潮位测量系统原理

2.1概述

2.2基于GNSS技术的潮位观测体系系统组成

2.3基于GNSS技术的潮位观测系统原理

2.4本章小结

3 基于GNSS技术的潮位提取系统数据处理

3.1概述

3.2多传感器时间配准方法研究

3.3高程数据质量控制

3.4高程基准转换

3.5船体姿态改正

3.6船体动态吃水改正

3.7潮位提取

4 基于垂直信号相似度匹配的多传感器时间同步方法

4.1概述

4.2时间延迟理论

4.3离散时间序列时间延迟

4.4本章小结

5 实验与结果分析

5.1实验区概况

5.2设备安装与数据采集

5.3潮位提取及潮位精度分析

5.4本章小结

6 结论及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献