[0001] 本发明涉及海洋波浪测量技术，特别涉及采用MEMS运动传感器测量海洋波浪的方法。

[0002] 海洋波浪数据是最重要的海洋环境观测要素之一，从波浪业务化观测预报、海洋灾害应急观测、海洋能资源调查到长期的海洋气候学研究等多领域都对波浪测量仪器有着巨大的需求。

[0003] 波浪浮标具有非常好的随波运动特性，它是目前使用最广泛的海洋波浪测量仪器之一。传统的波浪浮标是在内部安装一个加速度传感器，根据测量浮标的运动加速度来计算波浪参数。这类浮标的测量只依赖于加速度这一类运动参数，测量精度直接由加速度传感器的噪声水平决定，当加速度传感器由于某种外部因素影响而测量误差和测量噪声突然加大时，浮标的测量精度也会突然的降低。因而，仅使用加速度一类运动参数的测波浮标的测量精度抵抗外部因素影响的能力较差，测量精度的稳定性和可靠性也较差。

[0036] 下面结合图1对基于MEMS运动传感器的测量波浪方法作进一步的说明：

[0037] 首先采集浮标运动参数(S1)是用浮标中的MEMS运动传感器采集浮标的横摇角φ、纵摇角θ、艏摇角ψ以及浮标在ECEF(Earth-Centered,Earth-Fixed,地心地固)坐标系中的三维运动速度V1、V2、V3,三维运动加速度a1、a2、a3,三维运动角速度等共12个浮标运动参数；接着组合浮标运动参数计算原始波浪方向谱(S2)是根据MEMS运动传感器输出的12个浮标运动参数，构造7个组合，第1个组合由浮标的三维运动速度V1、V2、V3构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S1(f,θ)，第2个组合由浮标的三维运动加速度a1、a2、a3构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S2(f,θ)，第3个组合由浮标的三维运动角速度 构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S3(f,θ)，第4个组合由浮标的运动速度V1、V2和运动加速度a3构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S4(f,θ)，第5个组合由浮标的运动加速度a1、a2和运动速度V3构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S5(f,θ)，第6个组合由浮标的运动速度V3、横摇角φ和纵摇角θ构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S6(f,θ)，第7个组合由浮标的运动加速度a3、横摇角φ和纵摇角θ构成，执行经典的海浪谱分析方法，求出原始波浪方向谱S7(f,θ)；然后系数加权计算波浪方向谱(S3)是采用系数加权的方法求出海浪的波浪方向谱S(f,θ)，即：其中K1、K2、K3、K4、K5、
K6、K7等7个未知系数的确定方法为：该7个未知系数通过在实验室中进行100次实验确定，每次实验时海浪的波浪方向谱S(f,θ)是事先知道的，即：

[0038] S(f,θ)i＝K1·S1(f,θ)i+K2·S2(f,θ)i+K3·S3(f,θ)i+

[0039] K4·S4(f,θ)i+K5·S5(f,θ)i+K6·S6(f,θ)i+K7·S7(f,θ)i

[0040] (i＝1,2,3,……,100) (2)

[0041] 在公式(2)中，S(f,θ)i是实验时事先知道的，是已知量；S1(f,θ)i、S2(f,θ)i、S3(f,θ)i、S4(f,θ)i、S5(f,θ)i、S6(f,θ)i、S7(f,θ)i等7个原始波浪方向谱通过浮标测量得到，是已知量；则公式(2)写成矩阵形式为：AX＝S,其中

[0042]T -1 T
则未知量X＝(AA) AS，即求出了K1、K2、K3、K4、K5、K6、
K7等7个未知系数；最后计算波浪参数(S4)是按照经典的波浪理论由海浪的波浪方向谱S(f,θ)，计算出波高、波周期和波向等海洋波浪信息。