【技术实现步骤摘要】
一种基于自主水下航行器探测海洋内波的方法
[0001]本专利技术涉及海洋内波
,尤其涉及一种基于自主水下航行器探测海洋内波的方法。
技术介绍
[0002]海洋内波是海洋中普遍存在的现象,发生在密度稳定层化的海水内部,内波的振幅一般大于表面波的振幅,振幅为几米到几十米,甚至几百米,大气压起伏,海底地形和运动物体等都可以引起内波的产生。海洋内波生成与内波混合对于海洋中的质量、动量、能量输送及全球气候变化起着重要的作用。实现全自主实时内波检测是及时和必要的。
[0003]海洋中内波的监测的技术手段有基于海表变化的可见光或SAR卫星遥感法、基于声场干涉结构的内波观测法、基于潜标温度链的时序内波观测法等。在内波应用方面,在内波多发海域,也有学者基于海洋动力模型开展内波数值预报。内波的卫星遥感法局限性在于对海面以下的环境特征不能准确反映,还需要其他手段相配合来给出内波水下参数,且反演的内波参数无法和水下平台实时通讯,在应用时效性方面存在限制。基于对声场干涉结构影响反演内波参数反演法的系统复杂度相对较高,尤其在简正波分离时需要覆盖全海深垂直接收阵的数据,而且要准确已知阵型姿态等。潜标温度链的内波观测法只能定点检测、有数据复杂、布控成本高、安全隐患大等缺陷。基于海洋动力模型的数值预报法能够通过数值计算给出全球范围的内波活动过程,但如果要获取局部精确的参数,还需要观测数据等先验信息支持。因此,开发一种新的能够简便、准确检测海洋内波的系统和方法尤为必要。
技术实现思路
[0004]本专利技术提出了一种基于自 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自主水下航行器探测海洋内波的方法,其特征在于,自主水下航行器在观测海域航行,通过加载海洋背景环境数据库,并结合AUV搭载的温深度传感器和信号处理器进行温度、深度测量,获得水体温深度结构背景的深度
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温度回归方程;通过定深航行获得水体温度时间序列,通过深度
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温度回归方程反演获得水体波动振幅时间序列,将振幅较小的水体波动观测数据作为水体波动背景数据;将定深航行观测的温度时间序列实时反演为水体波动时间序列,与水体波动背景数据比较,波动振幅值明显高于背景场波动振幅均值,则认为此处存在海洋内波,否则认为此处不存在海洋内波;自主水下航行器的上浮与下潜过程中的温度剖面测量数据不断加入温度结构背景数据库,对深度
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温度回归方程进行实时优化迭代;将不是海洋内波的航行观测数据加入到水体波动背景场数据中,用于水体波动背景的优化迭代,供下一次内波判断使用。2.一种自主水下航行器探测海洋内波的方法,其特征在于包括以下步骤:S1——水体温深度结构背景加载观测:加载观测海域海洋背景环境数据库,并通过在自主水下航行器上集成搭载温深度传感器和信号处理器,对观测海域水体温度剖面结构进行多次测量,经数据同化得到平均温度剖面曲线,通过拟合得到初始的深度
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温度回归方程;S2——水体波动背景观测:所述搭载有温深度传感器的自主水下航行器在该观测海域下潜至一定深度,以一定航速进行定深航行,实时测量自主水下航行器所在水体的温度,一段时间后上浮回传温度观测数据,并通过优化后的深度
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温度回归方程反演获得水体波动振幅
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时间曲线;如果水体波动振幅小于一定值时,则将该段走航的水体波动振幅
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时间曲线作为水体波动背景数据;此外,将S2过程中自主水下航行器在上浮和下潜中测得的深度
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温度数据加入到S1中的水体温度剖面观测数据库中,丰富水体温度结构背景观测数据,获得优化后的深度
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温度回归方程;S3——定深航行数据探测:所述搭载有温度传感器的自主水下航行器在观测海域下潜至S2定深航行深度,以一定航速定深航行观测所在水体的实时温度,一段时间后上浮,将温度观测时间序列代入到优化后的深度
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温度回归方程,反演获得走航实时水体波动振幅时间序列;若水体波动振幅大于一定值时,则进行S4内波比较与判断判决,否则将此次走航观测数据加入到水体波动背景场数据中,作为新的水体波动背景;同时,将S3过程中自主水下航行器在上浮和下潜中测得的深度
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温度数据加入到S2中的深度
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温度数据矩阵中,丰富水体温度结构背景观测数据,更新深度
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温度回归方程;S4——内波比较与判决:将走航实时水体波动振幅观测数据与水体波动背景数据进行对比分析,如果走航实时波动振幅值明显高于背景场波动振幅均值,则认为此处存在海洋内波;否则认为此处不存在海洋内波。3.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈标,李原,程普,于振涛,陈捷,姜浩,
申请(专利权)人:中国人民解放军海军潜艇学院,
类型:发明
国别省市:
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