波浪浮标不仅成本较低,工作长期稳定,且能够定时定点遥测海浪,是国际上主流的波浪测量设备。海浪谱具有海浪二阶信息,能够准确描述海浪能量和方向基于频率的分布状况,是业务需求的重要海浪信息之一。受到观测仪器以及数据传输能力的限制,我国目前在近岸海浪观测方面仍以海浪统计参数为主。为了加快弥补波浪浮标在业务化观测高精度波浪谱这一方面的空白,本文开展基于浮标的波浪谱信号处理算法的研究,优化浮标波浪谱观测算法,更好地服务于海浪防灾和海洋工程的实际应用。本文通过STM32单片机搭载波浪仿真机建立了浮标数据采集系统,利用六轴加速度传感器MPU6050将采集的加速度及由其解算出的欧拉角数据储存于SD卡以便后续积分运算。在时域和频域上对加速度积分位移的算法进行对比,通过积分误差评价指标来量化积分算法精度,结果表明两者在仿真机表现大致相同,但实际海况中频域方法适用范围更广。在波浪谱估计算法研究过程中,通过分段折叠求平均谱的改进周期图法Welch法来提高估计谱精度,这种方法提高了样本数据利用率,降低了浮标的工作能耗。针对实际测量中风涌浪混合的复杂情况,由不同系数组合的靶谱生成的模拟海浪,再对采样点数、分段折叠率和采样间隔等具体参数进行了详细讨论,为实测过程中不同模型下谱估计的参数提供参考的理论依据。最后,提出了一种北斗短报文的波浪频谱数据传输设计方案,并对处理过程进行了仿真模拟及海上试验,试验证明该方法能满足波浪谱数据传输的安全性和准确性,也能够为海浪观测数据的远海实时传输提供技术手段。