Абстракт
Микроэлектромеханические инерциальные датчики со встроенными алгоритмами оценки ориентации широко применяются в современных волноизмерительных буях. Однако детали этих алгоритмов обычно скрыты от пользователя, что делает дальнейший анализ измерений характеристик волнения и их точность не совсем прозрачными. В данной работе представлены результаты натурного эксперимента с прототипом волноизмерительного буя, в котором измерения трёхосевых акселерометра, гироскопа и магнитометра записывались в максимально «сыром» виде на карту памяти. Последующая обработка проводилась с использованием различных алгоритмов оценки ориентации, имеющих открытую и легко доступную программную реализацию. В исследовании рассматривались как прямые методы оценки по измерениям силы тяжести и магнитного поля, так и более сложные подходы, включая комплементарный фильтр и его вариации (фильтры Махони и Маджвика), а также фильтр Калмана и его расширенную версию. Полученные разными способами оценки ориентации использовались для расчёта одномерных частотных и двумерных частотно-угловых спектров, а также для определения интегральных параметров волнения, таких как высота значительных волн, период волн, соответствующих пику спектра, и средневзвешенное направление волн...
Ключевые слова
ВОЛНОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БУЙ, ВОЛНОГРАФ, АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ОРИЕНТАЦИИ, ВЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ, НАТУРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, attitude heading reference system, field study, wave buoy, wave gauge, wind waves