波浪对于海洋环境监测极为重要。虽然传统的加速度计波浪浮标在精确度和可靠性方面表现出色，但由于其高昂的采购和维护成本，使得其普及受限，进而影响了全球大规模高密度的波浪原位观测。为解决这个问题，人们开始采用成本更低、使用更方便的替代设备，比如小型GNSS波浪浮标。
国内外研究证明这些GNSS浮标记录的波浪数据与传统浮标精度相当，最新的技术改进使其在没有附近基站的情况下也能进行准确的波浪测量，且可以进行实时观测并发送数据结果。低成本、易部署、实时性且精度相当的GNSS波浪浮标展现了填补海洋观测巨大空白的潜力。
GNSS测波基本原理
GNSS测波的基本原理是利用接收到的卫星信号来确定浮标的三维运动速度，通过精密的数据处理技术，其速度测量精度可以达到毫米级别。这个过程与加速度型波浪浮标不同，后者首先测量加速度，然后将其积分为速度。接下来，无论是GNSS还是加速度型浮标，都是将速度数据转换为三维位移，进而提取出波浪相关的信息，例如波高、波向和海浪方向谱等。
与基于加速度传感器的浮标相比，GNSS测波的优势在于其简洁性和易于理解的数据处理过程。GNSS浮标不需要额外的辅助传感器来确定方向，而且GNSS芯片本身的低成本使得整个波浪观测系统在价格上更具优势。此外，GNSS浮标还有一个重要优点：不需要校准传感器。相比之下，加速度型波浪浮标则需要定期校准传感器以避免数据漂移。
美国Sofar ocean公司Spotter浮标
近年来，美国在小型低成本GNSS波浪浮标的研发上取得了显著的进步。Sofarocean公司研制的Spotter浮标既轻便又耐用，能够在恶劣的海洋环境中长期运行而不需要频繁的维护。这些浮标的主要功能是实时监测海浪情况，它们通过卫星通信技术将收集到的海浪数据实时发送回数据中心进行分析和处理。
它们的低成本(5万元左右)使得大规模部署成为可能，这对于增强全球海浪观测网的密度和覆盖范围至关重要。与传统的大型浮标相比，这些小型浮标可以更加灵活地部署在各种海洋环境中，从而提供更加广泛和细致的海洋数据。美国已经在全球范围内部署了600多个漂流式的GNSS波浪浮标，这一举措标志着全球海洋观测方式的重大变革。
这些浮标收集的数据对于预测和理解海洋环境至关重要。实时波浪信息在预测海洋自然灾害方面发挥着关键作用，对于海岸社区的灾害防护和减灾策略尤为重要。这些数据使得海岸线附近的居民和管理机构能够更准确地预测和应对潜在的海洋威胁，从而有效地保护生命财产安全。在海上航行领域，这些浮标提供的数据帮助船舶规划更安全的航线，显著降低了航海事故的风险。船只能够根据实时的海洋状况调整航道，避免遇到危险的海况，从而确保航行安全。在军事海洋领域，这些数据同样发挥着重要作用，军舰利用这些精准的海洋数据，在执行海上任务时能够做出更加明智的战术决策。此外，这些浮标收集的数据对科学研究领域也极为重要。海洋科学家利用这些数据研究全球气候变化对海洋波浪的影响，以及分析特定海域的海洋动力学。
GNSS本身的广泛应用使得这些浮标在保持高精度和可靠性的同时，能以更低的价格生产出来。当前市场上的GNSS波浪浮标价格相比传统加速度型浮标已经显著降低，极大地增强了其市场竞争力和普及性。例如，一款传统的Datewell公司的波浪骑士浮标可能需要数十万元，而一款GNSS浮标大约只需5万元左右。此外，GNSS浮标的操作和维护成本也相对较低，进一步提升了其在市场上的吸引力。这种价格上的优势为各种规模的研究项目和商业应用提供了更多的可能性，从而推动了GNSS波浪浮标在全球范围内的广泛应用。无论是科学研究、海洋环境监测，还是商业航海，GNSS波浪浮标凭借其低成本和高效能，成为了一种极具吸引力的选择，为海洋观测和研究领域带来了革命性的变化。
我国自主研发的GNSS波浪浮标
我国在GNSS波浪浮标的研究领域已有超过十年的历史，其中主要的研究机构包括技术中心和海洋一所等。这些机构不仅开发了GNSS波浪浮标的原型设备，还开展了大量的海上试验，以验证GNSS反演波浪算法的精度和设备稳定性。在国内的一些重大项目中，国产GNSS浮标装备已得到应用，显示了这一技术在实际操作中的有效性和可靠性。目前，中国制造的GNSS波浪浮标正在经历快速的迭代和改进，其主要的波浪观测参数已能达到较高的水准，与国际上知名的波浪骑士浮标的精度相媲美。这一进展不仅标志着中国在海洋观测技术领域的重大突破，也展现了国内研发团队的技术实力和创新能力。
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海浪方向谱
波高和周期对比结果
国产Anocean GNSS浮标
Anocean 浮标在南海漂流
