一种阵列式声学波浪测量方法、系统、存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种阵列式声学波浪测量方法、系统、存储介质，方法基于三个固定设置的声学波浪传感器，三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形；所述方法包含以下步骤：获取三个所述声学波浪传感器的坐标；获取海浪波通过各个所述声学波浪传感器的时刻，并计算海浪波从最先到达的声学波浪传感器到次到达声学波浪传感器之间的第一时间差、海浪波从最先到达的声学波浪传感器到最后到达的声学波浪传感器之间的第二时间差；根据所述三个固定设置的声学波浪传感器所组成的三角形的几何关系计算海浪的传播方向。浪的传播方向。浪的传播方向。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列式声学波浪测量方法、系统、存储介质


[0001]本专利技术涉及波浪测量领域，具体指有一种阵列式声学波浪测量方法、系统、存储介质。

技术介绍

[0002]海浪是发生在海洋表面上的表面波，即沿着水与空气界面间传行的一种波动，属于重力波的一种类型。海浪的波动有随机性，因为海面的风速、风向随时随地变化，所以海浪通常是杂乱无章的。海浪是最重要的海洋要素之一，对于海浪的观测是研究海洋学并服务于减灾防灾等诸多领域的重要环节。空气声学波浪仪是一种得到计量检定证实的性能优越的仪器。不过，当前的空气声学波浪仪，只能测量海浪的波高和波周期，尚不具备测量海浪传播方向的能力。随着对海洋的研究以及应用的深入，越来越多的领域需要定量化观测海浪的传播方向。
[0003]尽管市场上已有微波测距方式的阵列式海浪方向测量仪器，但是该设备价格昂贵，由于采用了运算极其复杂的交叉互相关法，硬件平台功耗大，许多海洋观测平台空间、电源均十分有限，大功耗设备的适用性较差。
[0004]针对上述的现有技术存在的问题设计一种阵列式声学波浪测量方法、系统、存储介质是本专利技术研究的目的。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术在于提供一种阵列式声学波浪测量方法、系统、存储介质，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种阵列式声学波浪测量方法，
[0008]基于三个固定设置的声学波浪传感器，三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形；/>[0009]所述方法包含以下步骤：
[0010]获取三个所述声学波浪传感器的坐标；
[0011]获取海浪波通过各个所述声学波浪传感器的时刻，并计算海浪波从最先到达的声学波浪传感器到次到达声学波浪传感器之间的第一时间差、海浪波从最先到达的声学波浪传感器到最后到达的声学波浪传感器之间的第二时间差；
[0012]根据所述三个固定设置的声学波浪传感器所组成的三角形的几何关系计算海浪的传播方向。
[0013]进一步地，所述根据所述三个固定设置的声学波浪传感器所组成的三角形的几何关系计算海浪的传播方向具体为：
[0014]根据所述三个所述声学波浪传感器所组成的平面建立二维坐标系，计算所述二维坐标系的Y轴方向与正北方向的偏差角
[0015]定义海浪波在所述二维坐标系中的方向为虚拟波向，所述虚拟波向与最先到达的声学波浪传感器相交；
[0016]根据第一时间差、第二时间差、三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形的几何关系，计算所述虚拟波向；
[0017]根据下述公式计算真实波向，
[0018]真实波向＝虚拟波向+偏差角
[0019]进一步地，所述定义海浪波在所述二维坐标系中的方向为虚拟波向，所述虚拟波向与最先到达的声学波浪传感器相交具体为：
[0020]定义海浪波的虚拟波向是单一方向且与最先到达的声学波浪传感器相交。
[0021]进一步地，所述根据第一时间差、第二时间差、三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形的几何关系，计算所述虚拟波向具体为：
[0022]定义海浪波最先到达的所述声学波浪传感器P1，海浪波次到达的所述声学波浪传感器P2，海浪波最后到达的所述声学波浪传感器P3，计算三个所述声学波浪传感器之间的第一距离合集；
[0023]计算P2和P3与所述虚拟波向之间的第二距离合集；
[0024]根据所述第一距离合集和所述第二距离合集，计算所述虚拟波向上，海浪波从P1到P2的第一传输距离、海浪波从P1到P3的第二传输距离；
[0025]根据所述第一传输距离、第二传输距离、第一时间差、第二时间差在三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形的几何关系，计算所述虚拟波向的方向。
[0026]进一步地，所述第一传输距离、第二传输距离、第一时间差、第二时间差在三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形的几何关系具体为：
[0027]第一传输距离2/第二传输距离2＝第一时间差2/第二时间差2。
[0028]进一步地，所述计算所述虚拟波向的方向具体为：
[0029]计算所述虚拟波向在所述三角形对应的平面内的斜率，根据所述斜率计算所述虚拟波向与X轴的夹角。
[0030]进一步地，三个所述声学波浪传感器的朝向各不相同，且任意两个所述声学波浪传感器的方向差不为180
°
。
[0031]进一步地，任意两个所述声学波浪传感器之间的距离为5－15m。
[0032]进一步提供一种阵列式声学波浪测量系统，包含以下模块：
[0033]传感器模块，包括三个固定设置的声学波浪传感器，三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形；
[0034]坐标获取模块，用于获取三个所述声学波浪传感器的坐标；
[0035]时间差计算模块，用于获取海浪波通过各个所述声学波浪传感器的时刻，并计算海浪波从最先到达的声学波浪传感器到次到达声学波浪传感器之间的第一时间差、海浪波从最先到达的声学波浪传感器到最后到达的声学波浪传感器之间的第二时间差；
[0036]传播方向计算模块，用于根据所述三个固定设置的声学波浪传感器所组成的三角形的几何关系计算海浪的传播方向。
[0037]进一步提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种阵列式声学波浪测量方法。
[0038]因此，本专利技术提供以下的效果和/或优点：
[0039]本专利技术通过三个固定设置的传感器组成三角形，在以此三角形所在的平面内计算波浪的传播方向，以及根据次三角形所在的平面与正北方向的偏差角，从而计算得到海浪波的真实传播方向。
[0040]本专利技术在假设平行波传播的前提下，使用物理情景更简明、计算方法也更加简单的时间延迟法和几何方法相结合的方式来计算波浪的传播方向，和计算量也大大降低，进而可以在廉价、低功耗的数字平台上完成计算任务。廉价、低功耗的海洋仪器在应用和推广中具有相当明显的优势。此外，本方案对于探头的布局约束性小，只需要满足间隔合理、方位角错开合理等最基本的原理性要求即可，算法软件仅仅需要3个探头的坐标即可，在实际安装中，仅仅需要几分钟即可完成，坐标参数可以通过键盘输入或者串口输入等最简单的方式来完成，使得整套设备的灵活性得到很大的提升。
[0041]本专利技术包含的传感器数量为三个，三个点刚好能够构成一个三角形且三个点能够任意的保持在同一个平面内。
[0042]应当明白，本专利技术的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本专利技术的进一步的解释。
附图说明
[0043]图1为本方法的流程示意图。
[0044]图2为三个的声学波浪传感器的位置示意图。
[0045]图3为本方法的原理说明示意图。
[0046]图4为测试地点示意图。
[0047]图5为本专利技术的实验现场照片。
[0048]图6为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列式声学波浪测量方法，其特征在于：基于三个固定设置的声学波浪传感器，三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形；所述方法包含以下步骤：获取三个所述声学波浪传感器的坐标；获取海浪波通过各个所述声学波浪传感器的时刻，并计算海浪波从最先到达的声学波浪传感器到次到达声学波浪传感器之间的第一时间差、海浪波从最先到达的声学波浪传感器到最后到达的声学波浪传感器之间的第二时间差；根据所述三个固定设置的声学波浪传感器所组成的三角形的几何关系计算海浪传播方向。2.根据权利要求1所述的一种阵列式声学波浪测量方法，其特征在于：所述根据所述三个固定设置的声学波浪传感器所组成的三角形的几何关系计算海浪的传播方向具体为：根据所述三个所述声学波浪传感器所组成的平面建立二维坐标系，计算所述二维坐标系的Y轴方向与正北方向的偏差角定义海浪波在所述二维坐标系中的方向为虚拟波向，所述虚拟波向与最先到达的声学波浪传感器相交；根据第一时间差、第二时间差、三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形的几何关系，计算所述虚拟波向；根据下述公式计算真实波向，真实波向＝虚拟波向+偏差角3.根据权利要求2所述的一种阵列式声学波浪测量方法，其特征在于：所述定义海浪波在所述二维坐标系中的方向为虚拟波向，所述虚拟波向与最先到达的声学波浪传感器相交具体为：定义海浪波的虚拟波向是单一方向且与最先到达的声学波浪传感器相交。4.根据权利要求3所述的一种阵列式声学波浪测量方法，其特征在于：所述根据第一时间差、第二时间差、三个固定设置的声学波浪传感器组成三角形的几何关系，计算所述虚拟波向具体为：定义海浪波最先到达的所述声学波浪传感器P1，海浪波次到达的所述声学波浪传感器P2，海浪波最后到达的所述声学波浪传感器P3，计算三个所述声学波浪传感器之间的第一距离合集；计算P2和P3与所述虚拟波向之间的第二距离合集；根据所述第一距离合集和所述第二距离合集，计算所述虚拟波...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，聊洪荣，陈道源，孙瀛，余明海，
申请(专利权)人：厦门瀛寰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：