نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مخابرات، پژوهشکده علوم وتکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار مکانیک، پژوهشکده علوم وتکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

جهت تعیین طیف جهت‌دار امواج دریا از حسگرهای موج‌نگار استفاده می‌شود. یک نمونه از حسگرهای متداول موج‌نگاری حسگرهای سنجش هیو، رول و پیچ می‌باشد که در بویه‌های دیسکی بکار می‌رود. پیچیدگی محاسبات لازم در تبدیل حرکات بویه موج‌نگار به طیف انرژی موج‌نگار لازم می‌دارد که به صورت آزمایشی بتوان تمامی پردازش‌های انجام شده در یک حسگرموج‌نگار را شبیه‌سازی و ارزیابی کرد. در این مقاله ارزیابی حسگرموج‌نگارطراحی شده ایرانی، به کمک یک نرم افزار جامع شبیه‌سازی امواج دریا و حسگرموج‌نگاری پیاده‌سازی شده است. این نرم‌افزار کلیه مراحل ایجاد امواج دریا، حسگرهای ناوبری اینرسی، تخمین پارامترهای کالیبراسیون واحد ناوبری اینرسی، پردازش‌های تخمین جابجایی عمودی و شیب‌های موج در حسگرموج‌نگار و تخمین مقادیر طیفی را پوشش می‌دهد. تخمین ارتفاع مؤثر موج و جهت متوسط موج درفرکانس پیک طیف با بویه یک شرکت خارجی مقایسه و انطباق خوبی ملاحظه شده است.به کمک این نرم افزار، نتیجه عملکرد سیستم به ازاء مقادیر مختلف پارامتر‌های طراحی، مشخص شده و اجرای طراحی بهینه میسر گردیده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Inclusive Simulation of Sea Waves to Evaluate Directional Wave Sensor of Met-Ocean Buoy

نویسندگان [English]

  • s.mostafa nourbakhsh 1
  • ahmadreza zamani 2
  • mohamadali badri 2

چکیده [English]

To evaluate the designed wave measurement sensor, an inclusive software for simulation of sea waves and the sensor was implemented and presented. A typical sensor would be heave, roll and pitch sensors which are used in buoys. The complexity of determinations for transformation of buoy movements may be the main motivation to simulate all processing for such wave sensors. In this paper, the evaulvation of designed sea wave sensor was considered using an implemented software. The software covered estimation of  IMU calibration, processing of heave, pitch and roll and estimation of spectral values. A comparison between wave effective height and wave mean direction with OCEANOR buoys was performed with fine agreement. The performance of system due to different designed parameters was assessed and designations were optimized.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wave measurement buoys
  • simulation of sea waves
  • wave sensor
  • wave directional spectrum

 [1]  Longuet-Higgins, M. S., Cokelet, E. D. and Smith, N. D., “Observations of the Directional Spectrum of Sea Waves Using the Motions of a Floating Buoy”, IEEEOcean Wave Spectra Conferemnce, pp. 111-132, 1961.

 [2]  Data Sheet, “Ocean Waves HIPPY-40”, Coastal Environmental Systems, 2013.

 [3]  Seawatch Wave scan Buoy, 2013, Web Site of: www.oceanor.com.

 [4]  TriaxysTM Directional Wave Sensor, 2013, Web Site of: www.axystechnologies.com.

 [5]  Teng, C., Mettlach, T., Chaffin, J. , Bass, R., Bond, C., Carpenter, C., Dinoso, R., Hellenschmidt, M., Bernard, L., “National Data Buoy Center 1.8-meter Discus Buoy, Directional Wave System”, IEEE Oceans Conference, pp. 1-9, Oct. 2007.

 [6]  W. A. Venezia, A. M. Clark, K. F. Schmit, “Development of a Six Degree of Freedom Buoy Design and Analysis Program With Validating data”, IEEE Oceans Conference, Vol. 1, pp. 1390-4, 1993.

 [7]  Marimon, M. C., Villegas, E. I., Borja, M. J. H., Tangonan, G. L.  and Libatique, N. J. C., “Low Cost Sensor System for Wave Monitoring”, Seventh International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing, pp. 312-316, 2011.

 [8]  Teng, C., Bouchard, R.Riley, R.Mettlach, T.Dinoso, R.Chaffin, J., “NDBC's Digital Directional Wave Module”, OCEANS MTS/IEEE Biloxi - Marine Technology for Our Future: Global and Local Challenges,  pp.1-8, 2009.

 [9]  Riley, R., Teng, C., Bouchard, R., Dinoso, R. and Mettlach, T., “Enhancements to NDBC's Digital Directional Wave Module”, IEEE Oceans Conference, pp. 1-10, Sept. 2011.

[10]  Kuperus, J., “Wave Monitoring Using Wireless Sensor Nodes,” Master's Thesis, University of Melbourne, Melbourne, Australia, Sept. 2009.

[11]  Brown, H. C., Meadows, G. A., “Wave Sensing in the Upper-Great Lakes Observing System”, Ocean Waves Workshop, Nov. 2011.

[12]  Williams, J. A., “Vector Averaging in a Wave Field”, IEEE Oceans Conference, pp. 1-8, 2013.

[13]  Woodman, O. J., “An Introduction to Inertial Navigation”, University of Cambridge, Technical Report, Aug. 2007.

[14]  Pascal, R. W. , Yelland, M. J. , Srokosz,M. A. , Moat, B. I., Waugh, E. M., Comben, D. H., Cansdale, A. G.and Hartman, M. C. , “A Spar Buoy for High-Frequency Wave Measurements and Detection of Wave Breaking in the Open Ocean”, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 28, pp. 590-605, Dec. 2009.

[15]  Ochi, M. K., “Ocean Waves: The Stochastic Approach” Cambridge Ocean Technology Series, Cambridge University Press, July 2005.

[16]  Kay, S. M., “Modern Spectrum Estimation: Theory and Application”, Englewood Cliffs, PTR Prentice Hall, 1988.

[17]  Swaykos, J., “Real-Time Quality Control Tests for In Situ Ocean Surface Waves”, U.S. Integrated Ocean Obseving System Program Office Validation, Version 10, July 2007.

[18] نوربخش، "تبدیل زاویه‌های roll, pitch اندازه گیری شده از دستگاه مختصات بدنه به دستگاه مختصات ثابت"،‌ گزارش فنی، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1389.