(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210667686.4 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 清华大学深圳国际研究生院 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽 街 道深圳大 学城清华校区A栋二楼 (72)发明人 李强　陈文颖　荆宏政　李雪萌　 郑宇　舒明瑞　王凯甬　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 朱燕鸥 (51)Int.Cl. G01C 13/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01S 19/14(2010.01) B63B 22/00(2006.01)H04W 4/02(2018.01) (54)发明名称 一种漂流 浮标式的波浪信息观测装置 (57)摘要 本发明涉及一种漂流浮标式的波浪信息观 测装置， 包括一个内部空心的浮球外壳和位于中 心的内部空心的封闭式半球， 两球 之间有两层同 心圆环， 封闭式半球在径向两端各由所述支承轴 支承在内圆环的两个径向孔内， 能自由转动。 同 样， 内圆环支承在外圆环上， 外圆环支承在浮球 外壳的内壁上。 中心半球、 内圆环、 外圆环和浮球 外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。 在外球受风 浪影响下， 中心半球仍能实现保持水平状态， 起 到抗翻滚的功能， 提高三轴加速度传感器的监测 精度和天线朝向的稳定性， 实现海浪信息实时观 测装置。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115112102 A 2022.09.27 CN 115112102 A 1.一种漂流 浮标式的波浪信息观测装置， 其特 征在于， 包括： 浮球外壳， 所述 浮球外壳为空心； 外圆环， 所述外圆环的两端与所述浮球外壳的内壁之间通过第一支承轴转动连接， 所 述外圆环的圆心与所述 浮球外壳的球心重合； 内圆环， 所述内圆环套设在所述外圆环内， 所述内圆环的两端与所述外圆环之间通过 第二支承轴转动连接， 所述内圆环的圆心与所述外圆环的圆心及浮球外壳的球心重合， 所 述第一支承轴和第二支承轴相互垂直； 中心半球， 所述中心半球为内部空心 的封闭式中心半球， 所述封 闭式中心半球的两端 与所述内圆环之间通过第三支承轴转动连接， 所述第三支承轴、 第二支承轴和第一支承轴 两两之间互相垂直； 检测机构， 所述检测机构安装在所述中心半球上并跟随所述中心半球转动， 所述检测 机构用于检测波浪信息 。 2.根据权利要求1所述的漂流浮标式的波浪信 息观测装置， 其特征在于， 所述检测机构 包括安装在所述中心半球内的空心壳体和支撑机构， 所述空心壳体由所述支撑机构固定支 撑在所述中心半球内， 所述空心壳体内安装有供电模块和检测模块， 所述供电模块用于为 所述检测模块进行 供电， 所述检测模块用于检测波浪信息 。 3.根据权利要求2所述的漂流浮标式的波浪信 息观测装置， 其特征在于， 所述空心壳体 为长方形壳体， 所述支撑机构包括六个支撑架， 每两个所述支撑架对称安装在所述中心半 球的内壁， 每个所述支撑架对应一个所述长方形壳体的一个面， 所述检测模块包括六个加 速度传感器， 每个所述支撑架与对应的一个面之间通过一个所述加速度传感器连接， 其中 相对的两个加速度传感器互相对称设置， 所述加速度传感器用于测量波浪沿X、 Y和Z轴三个 方向的加速度。 4.根据权利要求3所述的漂流浮标式的波浪信 息观测装置， 其特征在于， 所述检测模块 还包括定位模块和北斗通信模块， 所述定位模块用于获取海上漂流浮标的位置、 高度、 经纬 度信息， 所述北斗通信模块用于将获取的漂流浮标的所述位置、 高度、 经纬度信息以及加速 度传感器测量数据通过 北斗短报通信传输 到接收端。 5.根据权利要求4所述的漂流浮标式的波浪信 息观测装置， 其特征在于， 所述支撑架上 设置有凹槽， 所述加速度传感器的一端安装在对应的所述凹槽内， 另一端安装在所述长方 形壳体的侧壁上。 6.根据权利要求1所述的漂流浮标式的波浪信 息观测装置， 其特征在于， 所述中心半球 的平面上安装有所述定位模块的定位天线和北斗天线， 用于北斗短报通信。 7.根据权利要求1所述的漂流浮标式的波浪信 息观测装置， 其特征在于， 所述浮球外壳 为采用塑料制成。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115112102 A 2一种漂流浮标式的波浪信息观测装 置 技术领域 [0001]本发明涉及漂流 浮标观测领域， 尤其涉及一种漂流 浮标式的波浪信息观测装置 。 背景技术 [0002]漂流浮标漂浮在海面上， 随海流漂移， 用以收集大范围的海洋表层、 次表层环境数 据， 具有体积小、 重量轻、 布放机动灵活、 成本低、 工作可靠性高等优点， 适合在全球海洋大 规模投放， 进行海洋环流、 气候变化 等的监测 和研究。 [0003]由于波浪的作用， 漂流浮标存在晃动， 尤其在海况特别恶劣的海区， 重心较低的漂 流浮标也会存在大幅度摇晃且易倾翻， 导致部分传感器测 量的数据存在较大偏差， 尤其是 对稳定性要求极高的三轴加速度传感器， 同时大幅度摇晃导致GPS定位模块和北斗短报文 通信模块天线方向发生偏差， 极大地影响了 定位和实时通信的功能。 [0004]传统漂流浮标在进行海洋环流、 气候变化等监测时， 恶劣环境下存在大幅度摇晃 且易倾翻， 极大影响了测量精度和实时通信。 配有 水帆的漂流浮标能提高稳定性， 但水帆本 身设计和连接强度要求较高， 成本高， 同时存在运动响应速度不够和水动力复杂化等问题， 影响测量精度， 同时也 不能有效克服波浪引起的标体稳定性问题。 发明内容 [0005]针对上述问题， 本发明的目的是提供一种漂流浮标式的波浪信息观测装置， 能够 提高漂流 浮标的稳定性， 能够 在海表进行长期稳定的监测。 [0006]为实现上述目的， 本发明采取以下技 术方案： [0007]本发明提供一种漂流 浮标式的波浪信息观测装置， 包括： [0008]浮球外壳， 所述 浮球外壳为空心； [0009]外圆环， 所述外圆环的两端与所述浮球外壳的内壁之间通过第一支承轴转动连 接， 所述外圆环的圆心与所述 浮球外壳的球心重合； [0010]内圆环， 所述内圆环套设在所述外圆环内， 所述内圆环的两端与所述外圆环之间 通过第二支承轴转动连接， 所述内圆环的圆心与所述外圆环的圆心及浮球外壳的球心重 合， 所述第一支承轴和第二支承轴相互垂直； [0011]中心半球， 所述中心半球为内部空心的封闭式中心半球， 所述封闭式中心半球的 两端与所述内圆环之间通过第三支承轴转动连接， 所述第三支承轴、 第二支承轴和第一支 承轴两两之间互相垂直； [0012]检测机构， 所述检测机构安装在所述中心半球上并跟随所述中心半球转动， 所述 检测机构用于检测波浪信息 。 [0013]进一步地， 所述检测机构包括安装在所述中心半球内的空心壳体和支撑机构， 所 述空心壳体由所述支撑机构固定支撑在所述中心半球内， 所述空心壳体内安装有 供电模块 和检测模块， 所述供电模块用于为所述检测模块进行供电， 所述检测模块用于检测波浪信 息。说　明　书 1/4 页 3 CN 115112102 A 3