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[發明專利]一種自適應多節點等效聲速剖面的構建方法有效

專利信息
申請號: 201710098747.9 申請日: 2017-02-23
公開(公告)號: CN106950568B 公開(公告)日: 2018-08-03
發明(設計)人: 陽凡林;胡浩;閆循鵬;石波;卜憲海;宿殿鵬;盧秀山;馮成凱 申請(專利權)人: 山東科技大學
主分類號: G01S15/88 分類號: G01S15/88;G01H5/00
代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252 代理人: 陳海濱
地址: 266590 山東省青*** 國省代碼: 山東;37
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 自適應 節點 等效 聲速 剖面 構建 方法
【權利要求書】:

1.一種自適應多節點等效聲速剖面的構建方法,采用包括聲速剖面儀或CTD在內的聲速剖面測量設備、多波束以及安裝在多波束上的表層聲速儀,其特征在于,按照如下步驟進行:

步驟1:通過包括CTD或聲速剖面儀在內的聲速剖面測量設備按一定采樣密度獲取測區范圍內的聲速剖面;

步驟2:對步驟1中的聲速剖面數據進行平滑處理;

步驟3:根據Douglas-Peucker算法原理,在聲速剖面上選取兩個聲速節點,并將這兩個聲速節點連接成一條直線,然后按照公式(1),計算出聲速剖面上其余各點到上述直線的距離Di

其中,c(1)、z(1)分別為聲速剖面上的第一個點對應的聲速值和深度值,c(i)、z(i)分別為聲速剖面上的第i個點對應的聲速值和深度值,c(N)、z(N)分別為聲速剖面上的最后一個點對應的聲速值和深度值;

步驟4:根據Douglas-Peucker算法抽稀出聲速特征點,具體包括如下步驟:

步驟4.1:根據公式(1)計算出距離Di中的最大值{Di}max;

步驟4.2:確定閾值δ的大??;

步驟4.3:比較{Di}max與閾值δ的大?。?/p>

若:比較結果為{Di}max<δ,則只保留聲速剖面的兩個端點;

或比較結果為{Di}max≥δ,則保留聲速剖面的兩個端點以及{Di}max對應的聲速節點,并以{Di}max對應的聲速節點為分界點,將整個聲速剖面分成兩部分;

步驟4.4:對步驟4.3中分開的每個部分分別重復步驟3、步驟4,直到沒有聲速節點再被舍棄為止;

步驟5:將步驟4中經過Douglas-Peucker算法抽稀出的聲速特征點連接起來,并設置成可拖動的聲速節點,根據面積差為零的原理,左右拖動聲速節點,構建等效聲速剖面,即使構建的等效聲速剖面與坐標軸圍成的面積與原聲速剖面與坐標軸圍成的面積之差接近于零;具體包括如下步驟:

步驟5.1:根據實際情況調節聲速節點;

步驟5.2:將調整過的聲速剖面載入多波束數據后處理軟件中,對選取測區內仍未做聲速改正的測深數據做聲速改正;

步驟5.3:觀察做完聲速改正之后的地形側投影情況,若地形有上翹或下彎的情況出現,則重新調節聲速節點,重新成圖,直至海底地形不出現上翹或下彎為止,使兩次連續測量,即兩ping間的地形實現無縫拼接;

步驟5.4:調節后的聲速剖面即為最終想得到的等效聲速剖面;

步驟6:根據步驟5中得到的等效聲速剖面及初始入射角和表層聲速儀測得的表層聲速,做等梯度聲線跟蹤。

2.根據權利要求1所述的自適應多節點等效聲速剖面的構建方法,其特征在于,在步驟1中,若利用聲速剖面儀獲取測區范圍內的聲速剖面數據,則利用聲速剖面儀獲取聲速剖面時為直接獲取,在靠近聲速儀探頭頂端裝有高頻環鳴傳感器和相關的反射器,這一對精確安置的配件依照它們已知的間距,發射和接收信號,從而量測水中的聲速;

或利用CTD獲取測區范圍內的聲速剖面數據,則通過CTD中的傳感器獲取海水的溫度、鹽度和深度,根據聲速經驗公式計算出各深度下的聲速剖面數據。

3.根據權利要求1所述的自適應多節點等效聲速剖面的構建方法,其特征在于,在步驟6中,具體包括如下步驟:

步驟6.1:根據公式(2)計算層內梯度gi;

其中,ci-1、ci分別為第i層上層面聲速值和下層面聲速值;zi-1、zi分別為第i層上層面深度值和下層面深度值;

步驟6.2:根據公式(3)計算圓弧的曲率半徑Ri

其中,c0、α0分別為聲速剖面的初始聲速和聲線初始入射角;

步驟6.3:根據ci處入射角和曲率半徑Ri確定層內圓弧圓心,以確定的圓心和曲率半徑Ri在第i層畫圓弧,即得到第i層內等梯度聲線跟蹤結果,即目標與基陣之間的水平距離x,表達式如(4)所示:

其中,c0為聲速剖面的初始聲速、α0為聲線初始入射角、gi為第i層內梯度、αi和αi-1均為掠射角。

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