一種gnss海面大地高測(cè)量浮標(biāo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及海洋測(cè)量?jī)x器，特別涉及用于高度計(jì)海面高度定標(biāo)的海面大地高測(cè)量浮標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]近20年來(lái)，衛(wèi)星高度計(jì)以其高精度和高性能在海洋研究方面做出了巨大貢獻(xiàn)，在海洋動(dòng)力環(huán)境觀(guān)測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，如大洋環(huán)流、海洋潮汐、中尺度渦旋、上升流、鋒面和大地水準(zhǔn)面與重力異常等方面的應(yīng)用。為了保證高度計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要對(duì)高度計(jì)觀(guān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行絕對(duì)偏差定標(biāo)和長(zhǎng)期漂移定標(biāo)。
[0003]高度計(jì)定標(biāo)主要是利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量星下點(diǎn)的大地高與高度計(jì)的海平面高度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算二者之間的偏差和漂移。通常使用GNSS(Global Navigat1n SatelliteSystem，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))海面大地高測(cè)量浮標(biāo)進(jìn)行高度計(jì)海面高度定標(biāo)。高度計(jì)海面高度定標(biāo)的方法:將GNSS浮標(biāo)布放在近海區(qū)域，靜態(tài)GNSS基站布設(shè)在岸邊，分別采集GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過(guò)靜態(tài)解算得到的岸基GNSS基站絕對(duì)坐標(biāo)，并對(duì)GNSS浮標(biāo)進(jìn)行載波相位差分動(dòng)態(tài)后處理，得到浮標(biāo)大地高，最后根據(jù)浮標(biāo)天線(xiàn)高獲取海面大地高，對(duì)高度計(jì)海面高度結(jié)果進(jìn)行定標(biāo)。其中，浮標(biāo)大地高為浮標(biāo)天線(xiàn)參考點(diǎn)的大地高，浮標(biāo)天線(xiàn)高為海平面到浮標(biāo)天線(xiàn)參考點(diǎn)的尚度，浮標(biāo)大地尚減去浮標(biāo)天線(xiàn)尚即海面大地尚。
[0004]GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)是高度計(jì)定標(biāo)過(guò)程中的主要設(shè)備，但現(xiàn)有GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)大多將GNSS天線(xiàn)安裝在現(xiàn)有浮體上，而這些浮體沒(méi)有進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，不同的形制會(huì)帶來(lái)各種缺陷。
[0005]其中，將GNSS天線(xiàn)安裝在救生圈等簡(jiǎn)易浮體上，其浮體結(jié)構(gòu)為單浮體，體積較小，GNSS天線(xiàn)通常會(huì)貼近海平面，極易受到惡劣海況中波浪、海流等復(fù)雜條件的影響，造成GNSS信號(hào)失鎖，并使大量的海面反射雜散信號(hào)進(jìn)入天線(xiàn)，造成嚴(yán)重的多路徑效應(yīng);而應(yīng)用的球形、圓柱形、桶狀等單浮體浮標(biāo)，沒(méi)有進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的姿態(tài)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，在海洋波浪、海流等復(fù)雜條件下?lián)u晃劇烈，容易造成GNSS信號(hào)失鎖，并使大量的海面反射雜散信號(hào)進(jìn)入天線(xiàn)，造成嚴(yán)重的多路徑效應(yīng)。GNSS信號(hào)失鎖會(huì)造成數(shù)據(jù)缺失和多路徑效應(yīng)，會(huì)使后期數(shù)據(jù)解算過(guò)程中出現(xiàn)周跳、重新初始化等，解算結(jié)果缺失和解算精度下降將無(wú)法獲取精確地海面大地高。
[0006]還有，安裝GNSS天線(xiàn)的部分浮標(biāo)采用現(xiàn)有中、大型浮標(biāo)，為保證GNSS天線(xiàn)不受遮擋而安裝在最高處，這就造成GNSS浮標(biāo)天線(xiàn)高難以準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)浮標(biāo)搖擺過(guò)程中天線(xiàn)高變化過(guò)于劇烈，造成天線(xiàn)高誤差較大。同時(shí)由于缺少進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量的傳感器，無(wú)法準(zhǔn)確獲取浮標(biāo)姿態(tài)，影響天線(xiàn)高測(cè)量精度，從而導(dǎo)致由GNSS浮標(biāo)大地高計(jì)算海面大地高時(shí)存在較大誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)影響海面大地高精確測(cè)量的問(wèn)題，本實(shí)用新型推出一種新式結(jié)構(gòu)的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其目的在于，將浮標(biāo)天線(xiàn)和儀器艙安裝在三個(gè)浮球支撐的三角支架的中央，增進(jìn)浮標(biāo)的穩(wěn)定性，減少海面反射雜散信號(hào)進(jìn)入天線(xiàn)，避免GNSS信號(hào)失鎖，提高海面大地高測(cè)量精確度。
[0008]本實(shí)用新型涉及的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)包括三角支架、浮球、GNSS天線(xiàn)和儀器艙。儀器艙位于三角支架中央，三角支架連接浮球，GNSS天線(xiàn)固定在儀器艙上部的密封艙蓋上，GNSS天線(xiàn)上安裝天線(xiàn)罩。
[0009]三角支架為等邊三角形結(jié)構(gòu)，三個(gè)角的頂尖分別連接一個(gè)浮球。三角支架采用不銹鋼材質(zhì)，并涂有防銹漆。
[0010]浮球?yàn)閷?shí)心輕質(zhì)球體，三個(gè)浮球的形狀和材質(zhì)相同。浮球中央有貫穿的圓孔，三角支架頂角伸出的支桿穿過(guò)浮球中央的圓孔，浮球固定在三角支架的支桿上。浮球內(nèi)部填充超低吸水率、耐腐蝕的彈性泡沫，外表面噴涂聚脲彈性材料，使浮球具有良好的抗擠壓和撞擊能力。
[0011]儀器艙為圓筒結(jié)構(gòu)，位于三角支架下方并固定在三角支架上。儀器艙頂面設(shè)置密封艙蓋，儀器艙內(nèi)設(shè)置電源、GNSS接收機(jī)和姿態(tài)傳感器。電源和GNSS接收機(jī)固定在儀器艙側(cè)壁的不銹鋼框架上，姿態(tài)傳感器固定在密封艙蓋上。整個(gè)儀器艙的布置保持對(duì)稱(chēng)，保證浮標(biāo)重心居中，在水中不會(huì)發(fā)生傾斜。
[0012]電源為磷酸鐵鋰電池的蓄電池電源，設(shè)置在儀器艙內(nèi)的底部。通過(guò)電池配重降低浮標(biāo)的重心和保證浮標(biāo)重心位于海面以下。
[0013]姿態(tài)傳感器為內(nèi)置三軸陀螺儀與三軸加速度計(jì)的慣性測(cè)量系統(tǒng)，可以采集浮標(biāo)搖擺和升沉信息。姿態(tài)傳感器固定在儀器艙上部的密封艙蓋上。
[0014]天線(xiàn)罩呈半圓形，由透波材料制成，通過(guò)螺絲直接固定在GNSS天線(xiàn)上。GNSS天線(xiàn)通過(guò)同軸電纜與儀器艙內(nèi)的GNSS接收機(jī)連接。
[0015]本實(shí)用新型涉及的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)通過(guò)船只運(yùn)輸部署在目標(biāo)海域，通過(guò)纜繩固定在船上。纜繩密度略低于海水，漂浮在海面上，保證浮標(biāo)僅受到水平方向作用力，減少對(duì)浮標(biāo)姿態(tài)的影響。浮標(biāo)漂浮在海面上，通過(guò)GNSS天線(xiàn)采集GNSS導(dǎo)航信號(hào)，并存儲(chǔ)在接收機(jī)內(nèi)。內(nèi)置的姿態(tài)傳感器采集浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，并存儲(chǔ)在配套的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)。測(cè)量完成后回收浮標(biāo)和數(shù)據(jù)，并對(duì)GNSS導(dǎo)航信號(hào)和姿態(tài)信息進(jìn)行處理，獲取測(cè)量海域的海面大地尚ο
[0016]本實(shí)用新型涉及的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)的儀器艙安裝在浮標(biāo)中央，三個(gè)浮球位于四周，通過(guò)三角支架結(jié)構(gòu)保證了浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障其在海洋波浪、海流、風(fēng)等復(fù)雜條件中的姿態(tài)穩(wěn)定，克服了單個(gè)浮體浮標(biāo)容易出現(xiàn)大角度傾斜的不足。通過(guò)提高浮標(biāo)的姿態(tài)穩(wěn)定性，保障了 GNSS天線(xiàn)接收信號(hào)的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)失鎖現(xiàn)象，并采用扼流圈天線(xiàn)防止海面反射雜散信號(hào)進(jìn)入天線(xiàn)造成多路徑效應(yīng)，從而提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，為高精度的海面大地高解算奠定基礎(chǔ)。
[0017]本實(shí)用新型涉及的GNSS浮標(biāo)具備部署靈活、成本低的特點(diǎn)，可根據(jù)衛(wèi)星過(guò)境情況不同時(shí)間在多個(gè)地區(qū)進(jìn)行高度計(jì)定標(biāo)工作。GNSS浮標(biāo)在離岸潮汐測(cè)量、海嘯預(yù)警等方面也有廣泛的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2是GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)儀器艙結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖3是GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)儀器艙蓋結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖中的標(biāo)記說(shuō)明:
[0022]1、天線(xiàn)罩2、浮球
[0023]3、密封艙蓋4、三角支架
[0024]5、儀器艙6、GNSS接收機(jī)
[0025]7、姿態(tài)傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0026]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明，圖1顯示本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，圖2和圖3顯示其儀器艙和儀器艙蓋的基本結(jié)構(gòu)。如圖所示，本實(shí)用新型涉及的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)包括三角支架4、浮球2、GNSS天線(xiàn)和儀器艙5。儀器艙5位于三角支架4中央，三角支架4連接浮球2，GNSS天線(xiàn)固定在儀器艙5上部的密封艙蓋3上，天線(xiàn)罩1通過(guò)螺絲直接固定在GNSS天線(xiàn)上。
[0027]GNSS天線(xiàn)采用扼流圈天線(xiàn)，固定在儀器艙5上部的密封艙蓋3上。GNSS天線(xiàn)通過(guò)同軸電纜與儀器艙5內(nèi)的GNSS接收機(jī)6連接。
[0028]三角支架4呈等邊三角形結(jié)構(gòu)，三個(gè)角的頂尖分別連接一個(gè)浮球2。三角支架4為不銹鋼材質(zhì)，并涂有防銹漆。
[0029]浮球2為實(shí)心輕質(zhì)球體，三個(gè)浮球的形狀和材質(zhì)相同。浮球2的中央有貫穿的圓孔，三角支架4頂角伸出的支桿穿過(guò)浮球2中央的圓孔，浮球2固定在三角支架4的支桿上。浮球2內(nèi)部填充超低吸水率、耐腐蝕的彈性泡沫，外表面噴涂聚脲彈性材料，使浮球具有良好的抗擠壓和撞擊能力。
[0030]儀器艙5呈圓筒結(jié)構(gòu)，位于三角支架4下方并固定在三角支架4上。儀器艙5頂面設(shè)置密封艙蓋3，密封艙蓋3由“0”型圈密封。儀器艙5內(nèi)設(shè)置電源、GNSS接收機(jī)6和姿態(tài)傳感器
7。電源和GNSS接收機(jī)6固定在儀器艙5側(cè)壁的不銹鋼框架上，姿態(tài)傳感器固定在密封艙蓋3上。整個(gè)儀器艙的布置保持對(duì)稱(chēng)，保證浮標(biāo)重心居中，在水中不會(huì)發(fā)生傾斜。
[0031]浮球2為實(shí)心輕質(zhì)球體，三個(gè)浮球的形狀和材質(zhì)相同。浮球2中央有貫穿的圓孔，支架頂角伸出的支桿穿過(guò)浮球2中央的圓孔，浮球2固定在三角支架上。浮球2內(nèi)部填充超低吸水率、耐腐蝕的彈性泡沫，外表面噴涂聚脲彈性材料，使浮球2具有良好的抗擠壓和撞擊能力。
[0032]電源為磷酸鐵鋰電池的蓄電池電源，設(shè)置在儀器艙5內(nèi)的底部。通過(guò)電池配重降低浮標(biāo)的重心和保證浮標(biāo)重心位于海面以下。
[0033]姿態(tài)傳感器7為內(nèi)置三軸陀螺儀與三軸加速度計(jì)的慣性測(cè)量系統(tǒng)，可以采集浮標(biāo)搖擺和升沉信息，姿態(tài)傳感器7對(duì)天線(xiàn)高進(jìn)行校正，得到準(zhǔn)確的海面大地高測(cè)量結(jié)果。姿態(tài)傳感器7固定在儀器艙上部的密封艙蓋3上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:包括三角支架、浮球、GNSS天線(xiàn)和儀器艙;儀器艙位于三角支架中央，三角支架連接浮球，GNSS天線(xiàn)固定在儀器艙上部的密封艙蓋上，GNSS天線(xiàn)上安裝天線(xiàn)罩； 所述浮球中央有貫穿的圓孔，三角支架頂角伸出的支桿穿過(guò)浮球中央的圓孔，浮球固定在三角支架的支桿上； 所述儀器艙為圓筒結(jié)構(gòu)，位于三角支架下方并固定在三角支架上；儀器艙頂面設(shè)置密封艙蓋，儀器艙內(nèi)設(shè)置電源、GNSS接收機(jī)和姿態(tài)傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述三角支架呈等邊三角形結(jié)構(gòu)，三個(gè)角的頂尖分別連接一個(gè)浮球。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述浮球?yàn)閷?shí)心輕質(zhì)球體，三個(gè)浮球的形狀和材質(zhì)相同，浮球內(nèi)部填充超低吸水率、耐腐蝕的彈性泡沫。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述電源和GNSS接收機(jī)固定在儀器艙內(nèi)側(cè)壁的不銹鋼框架上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述姿態(tài)傳感器固定在密封艙蓋上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述電源為磷酸鐵鋰電池的蓄電池電源，設(shè)置在儀器艙內(nèi)的底部。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述GNSS天線(xiàn)采用扼流圈天線(xiàn)，GNSS天線(xiàn)通過(guò)同軸電纜與儀器艙內(nèi)的GNSS接收機(jī)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，其特征在于:所述密封艙蓋由“0”型圈密封。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種GNSS海面大地高測(cè)量浮標(biāo)，包括三角支架、浮球、GNSS天線(xiàn)和儀器艙。儀器艙位于三角支架中央，三角支架連接浮球，GNSS天線(xiàn)固定在儀器艙上部的密封艙蓋上，GNSS天線(xiàn)上安裝天線(xiàn)罩。浮球?yàn)閷?shí)心輕質(zhì)球體，浮球中央有貫穿的圓孔，三角支架頂角伸出的支桿穿過(guò)浮球中央的圓孔，浮球固定在三角支架的支桿上。儀器艙固定在三角支架上，儀器艙頂面設(shè)置密封艙蓋，儀器艙內(nèi)設(shè)置電源、GNSS接收機(jī)和姿態(tài)傳感器。GNSS天線(xiàn)采用扼流圈天線(xiàn)，通過(guò)同軸電纜與儀器艙內(nèi)的GNSS接收機(jī)連接。利用GNSS基站對(duì)GNSS浮標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)相對(duì)定位，并據(jù)浮標(biāo)天線(xiàn)高和姿態(tài)獲取精確地海面大地高。
【IPC分類(lèi)】B63B22/24
【公開(kāi)號(hào)】CN205098417
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520884333
【發(fā)明人】閆龍浩, 朱建華, 陳春濤, 張曉旭, 張倩, 翟萬(wàn)林
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋技術(shù)中心
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日