基于并联六维加速度传感器的海洋波浪浮标系统研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niechunming521
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基于加速度传感器的测波技术中,针对加速度-位移的硬件积分器对随机性较强的波浪信号积分误差很大,嵌入式-PC机双平台体系的波浪数据时频域分析软件测量不准确以及海洋观测设备国产化水平不高、多依赖于进口等问题,本文采用“并联六维加速度传感器数值积分策略及机载数据处理系统”的研究方案,研制基于并联六维加速度传感器的海洋波浪浮标,提高波浪观测精度,为国内加速度波浪观测仪器研究提供一定理论基础和技术支持。本文从浮标体机械结构设计、波浪浮标硬件、波浪浮标软件以及客户端系统四个方面展开研究。首先,综合考虑工作环境和外围器件的搭建,设计了飞碟式浮标结构,保证系统的安全性和可靠性。其次,采用并联六维加速度传感器作为系统采集单元,运用Altium Designer软件设计信号处理模块,用于处理采集单元信号的电荷量,由机载FPGA处理器进行外围器件驱动、加速度解耦、加速度-位移时域积分以及波浪特征时域统计,实现海洋波浪浮标本体设计。最后,客户端系统采用LabVIEW软件编写实现,其主要具有读取数据、显示数据、存储数据以及查询数据四个功能。系统测试与实验验证,通过系统测试分别证明了并联六维加速度传感器、信号处理模块以及客户端系统的有效性和可行性。通过与TRIAXYS MINI方向波浪浮标在某水域进行对比实验,验证了波浪观测的精度,其中,波高精度优于3.73%×观测值,波周期精度为±0.3s,波向测量范围为0°~360°及精度为±1°,满足海浪观测的应用需求。
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