波浪浮标能够在固定海域、全天候、全天时地自动监测海洋的波高、周期和波向。在海洋环境监测、海洋科学研究、海洋灾害预警等方面发挥重要作用。小型化、低功耗、高精度是波浪浮标的发展方向。本课题围绕波浪浮标数据采集系统的设计和实现展开研究,对整个系统的工作原理和相关算法进行了较为细致的研究,并在硬件和软件上对波浪浮标数据采集系统进行了相应的实现。最后通过设计相应的实验平台完成实验验证。具体内容如下:首先,完成波浪浮标数据采集系统方案设计。从整体上介绍了波浪浮标系统构成,给出波浪浮标数据采集系统的工作方式及技术指标,通过对比分析基于加速度计与GPS传感器的测波原理,提出采用三轴加速度计和磁力计完成海浪波高、波周期和波向测量的方案。其次,设计并实现了基于STM32F429处理器和MTI-3-8A7G6T惯性传感器的硬件测量系统。给出组成系统的处理器、传感器、时钟、TF卡、通信接口、电源等各模块的详细电路设计。完成了系统原理图设计、PCB设计和实物制版,测试结果表明硬件平台能够满足系统对小型化、低功耗、低成本的要求。最后,完成浮标数据采集系统的算法及软件设计,包括波高、波周期以及波向测量算法的详细设计流程。其中波高和波周期的测量采用在频域内对加速度进行二次积分,可以有效避免直流分量对积分结果的影响,同时在频域内进行数字滤波,滤除加速度计零偏误差和低频随机噪声。波向的测量是利用水平合成加速度与磁航向的夹角获得。通过软件设计将测波算法成功移植到STM32F429处理器中,实现波浪测量功能。波浪浮标数据采集系统在国家海洋技术中心进行了校准实验,利用双环旋转桁架式正弦模拟机构模拟波浪运动,针对不同波高和波周期的波浪,浮标数据采集系统的测量误差都在规定范围内。系统对波浪特征值解算准确,长时间运行稳定,满足高精度和高可靠性的测量要求。