一种小尺度三维温度场观测反演方法技术

本发明专利技术公开一种小尺度三维温度场观测反演方法，利用声学收发系统采集观测水域的原始数据，通过采集的温盐深剖面数据，对环境进行网格切分，进行三维声线模拟；对各个声学站采集的原始数据进行信号相关处理，获取声线传播时间，进行声线多径分辨与提取，对不同路径的到达峰进行处理，剔除各个峰的异常数据，获得不同声线形式的传播时间及传播长度；在三维环境中将获得的多站位数据划分网格计算各个网格内的声线长度及传播时间，获得系数矩阵，构建三维网格温度场；通过拉格朗日最小二乘法进行反问题计算；最近进行三维温度场的可视化处理。本发明专利技术通过多个声学站信号互传，精度较高，结果误差较小。结果误差较小。结果误差较小。

【技术实现步骤摘要】
一种小尺度三维温度场观测反演方法


[0001]本专利技术属于海洋、河流及水库水文环境监测
，具体涉及一种小尺度三维温度场观测反演方法。

技术介绍

[0002]小型海洋牧场、冷暖流交汇处、浅海热液口、人工上升流等小尺度水域的温度观测是当前海洋科学研究的热点。但由于技术限制，往往难以获得长时间、立体的同步观测数据，严重限制了相关科学研究的开展。
[0003]现有技术中，为获得监测输数据，公开号CN101592531B的专利申请提供一种海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法，首先，设置一个漂浮在水面上的专用浮箱，专用浮箱内装有温度探测主机，温度探测主机连接一根垂直于海床的传输传感光缆的一端，传输传感光缆的另一端连接深水锚定系留装置，深水锚定系留装置锚固在海床上，温度探测主机发出一系列激光脉冲，注入到深入海洋底部的垂直于海床的传输传感光缆中，温度探测主机对光脉冲回波信号进行解调，计算出沿传输传感光缆上各点周围海水的温度情况，进而得出海洋温度场的垂直分布情况。该监测方法是用于单点数据监测，对于多点监测以及数据可视化处理并未涉及。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小尺度三维温度场观测反演方法，其特征在于，包括步骤：(1)对观测水域进行地形扫描，确定需要布站的位置，并在每个声学站位布置声学收发系统采集观测水域的原始数据；(2)通过采集的温盐深剖面数据，对环境进行网格切分，进行三维声线模拟，获得的包含参考声线长度、参考传播时间及时间窗信息的射线模拟结果；(3)对各个声学站采集的原始数据进行信号相关处理，获取声线传播时间，结合步骤(2)中的射线模拟结果，进行声线多径分辨与提取，对不同路径的到达峰进行处理，剔除各个峰的异常数据，获得不同声线形式的传播时间及传播长度；(4)在三维环境中将获得的多站位数据划分网格计算各个网格内的声线长度及传播时间，获得系数矩阵，构建三维网格温度场；(5)通过拉格朗日最小二乘法进行反问题计算，添加平滑度惩罚项，通过设定误差阈值，若反演误差超过设定值，返回进行迭代计算，直至反演误差满足要求；(6)进行三维温度场的可视化处理。2.根据权利要求1所述的小尺度三维温度场观测反演方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述声学收发系统中，每个声学站位之间采用相同频率不同模态的同族信号，所有站位之间均采用同发同收的传输模式，保证在相同间隔时刻都能收到各个其他站位的声信号。3.根据权利要求1所述的小尺度三维温度场观测反演方法，其特征在于，所述声学收发系统包括浮标、声学换能器、温盐深剖面仪、数据采集系统、浮球和网位仪；所述浮标位于水面上，数据采集系统位于浮标内部并与声学换能器连接；所述声学换能器布放在水下不同深度，一端与所述浮球连接，另一端固定于重物。4.根据权利要求3所述的小尺度三维温度场观测反演方法，其特征在于，所述的声学收发系统采用高频伪随机声信号进行两两互返传输。5.根据权利要求1所述的小尺度三维温度场观测反演方法，其特征在于，步骤(2)中，通过仪器对所观测环境进行走航测绘，获得观测环境的地步地形；将获得的地形数据结合GPS数据及布站位置输入声线模拟程序，获得各站位间完整的三维射线模拟结果，得到不同声线的参考传播时间。6.根据权利要求1所述的小尺度三维温度场观测反演方法，其特征在于，步骤(3)中，将步骤(1)中每站获得的声信号数据进行信号相关，并分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄豪彩，许世杰，高怡心，谢心怡，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：