随着人类社会不断的发展和人口的增加,环境污染越来越严重,生态环境遭到破坏,全球气候环境变的越来越恶劣,各种自然灾害频频出现。海洋作为地球生态循环的重要组成部分,在全球气候调节中扮演重要角色[1]。为了更好的研究全球气候,需要更多地了解海洋。二十世纪四十年代末到五十年代初,海洋浮标技术的诞生,为人类更好的了解海洋,开发海洋,迈出重要一步[2]。浮标系统不仅体积小、功能多样,而且能在各种恶劣的环境中长期稳定的工作。正是由于具备这些特点,逐步成为人类研究海洋,开发利用海洋资源的重要工具[3-4],成为了海洋监测领域数据的主要来源。随着现代化的发展,海洋浮标广泛的应用于船舶导航、海洋环境监测、海底探查、海洋气候监测等,涉及经济、环境、气候、军事、能源等诸多领域。本文依托于中国海洋大学极地科学考察项目,与中国海洋大学及国家海洋技术中心合作,综合北极气候条件以及北极科研数据的需求,设计了一款低功耗、高可靠性、低成本的新型极地海洋浮标——冰基拖曳式海洋浮标。其功能是采集北极气象参数、100米垂直剖面的海水的盐度和温度,并且监测北极海冰的运动情况。该浮标由冰上浮体和冰下剖体两部分组成。冰上浮体括冰上数据采集、ARGOS卫星通讯和供电系统。冰上数据采集以STC12L5A40S2作为核心控制器,搭载了温湿度传感器、气压传感器、GPS卫星定位模块,通过一系列算法和C语言编程技术,实现数据的采集和传输。供电系统采用可充电锂电池给系统供电,充分利用极地的风力资源,设计出一款垂直轴风力发电机为锂电池充电,大大提高了浮标的使用寿命。冰下剖体部由一根100米电缆与冰上部分进行连接,搭载了CTD传感器、电控阀、油泵、油囊。利用STC12L5A40S2控制CTD进行数据采集,通过“485”通讯协议与冰上部分进行数据交互。控制电控阀、油泵来改变油囊体积,控制剖体上浮和下沉。在上浮过程中每隔一米采集一次海水的温度、盐度以及海水的深度参数。经过一年多的努力,从项目方案论证、元器件选取,结构设计、硬件电路平台搭建以及软件系统的编写,在满足需求的同时,尽可能的提高浮标的稳定性和低功耗的特性。由于实验场地的限制,实验测试拷机只能在实验室完成。经过一个多月的实验拷机测试和抚仙湖100米水下实验,基本满足预定的要求,正准备投放北极。