基于auv的ctd數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及水下機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于AUV (Autonomous underwater vehicle,無人無纜潛水器）獲得的CTD數(shù)據(jù)處理（CTD數(shù)據(jù)處理包括海水的溫 度、鹽度、深度和聲速的數(shù)據(jù)處理）的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 海水的溫度和鹽度是海洋水體最基本的物理要素，其量值對海洋中的其它物理要 素和聲速的性質(zhì)、海水的化學(xué)和生物特性以及水體運動均有重要的影響。海洋中聲速的計 算來源于鹽度、深度和溫度數(shù)據(jù)。在海洋探測中，無人無纜潛器（AUV)在探測海洋調(diào)查數(shù)據(jù) 具有明顯的優(yōu)勢，它使用方便，探測效率高。AUV每個航次會產(chǎn)生大量的海洋調(diào)查數(shù)據(jù)(本 發(fā)明關(guān)注CTD數(shù)據(jù))，因為數(shù)據(jù)具有時效性，大量的調(diào)查數(shù)據(jù)如不能迅速地應(yīng)用到科學(xué)研究 的實踐中，數(shù)據(jù)本身重要的科學(xué)價值也就得不到體現(xiàn)。過去，CTD主要搭載在測量船上，它 獲得的CTD數(shù)據(jù)量??；現(xiàn)在，CTD越來越多地被搭載在AUV上，它獲得的數(shù)據(jù)更多、更準確。 但是，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法無法快速處理如此大量的數(shù)據(jù)，所以提出一種基于AUV的CTD數(shù) 據(jù)高效處理方法就顯得尤其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有方法數(shù)據(jù)處理效率低的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種 AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，高效地處理CTD數(shù)據(jù)。CTD設(shè)備的測量值是電導(dǎo)率、深度和溫 度，目標的處理后的結(jié)果值是鹽度和聲速。
[0004] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方 法，包括以下步驟：
[0005] 使用搭載了 CTD儀器的AUV測量其所在位置的CTD數(shù)據(jù)；
[0006] 根據(jù)測量到的CTD數(shù)據(jù)計算出海水鹽度值；
[0007] 根據(jù)測量到的CTD數(shù)據(jù)和計算到的海水鹽度值計算出海水聲速值；
[0008] 分別對水平面和垂直面的鹽度值和聲速值進行數(shù)據(jù)融合。
[0009] 所述使用搭載了 CTD儀器的AUV測量其所在位置的CTD數(shù)據(jù)，包括以下步驟：
[0010] AUV從水面下潛到作業(yè)深度，測量垂直面的CTD數(shù)據(jù)；
[0011] 在定深航行，測量水平面的CTD數(shù)據(jù)；
[0012] AUV上浮到水面，測量垂直面的CTD數(shù)據(jù)；
[0013] 根據(jù)需要循環(huán)上述步驟。
[0014] 所述測量水平面的CTD數(shù)據(jù)在1海里以內(nèi)不少于100個；當測量范圍大于1海里 時，每海里使用1個CTD數(shù)據(jù)結(jié)果來表征該單位區(qū)域內(nèi)的CTD數(shù)據(jù)特征。
[0015] 所述根據(jù)測量到的CTD數(shù)據(jù)計算出海水鹽度值，具體為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，包括以下步驟： 使用搭載了 CTD儀器的AUV測量其所在位置的CTD數(shù)據(jù)； 根據(jù)測量到的CTD數(shù)據(jù)計算出海水鹽度值； 根據(jù)測量到的CTD數(shù)據(jù)和計算到的海水鹽度值計算出海水聲速值； 分別對水平面和垂直面的鹽度值和聲速值進行數(shù)據(jù)融合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，所述使用搭載 了 CTD儀器的AUV測量其所在位置的CTD數(shù)據(jù)，包括以下步驟： AUV從水面下潛到作業(yè)深度，測量垂直面的CTD數(shù)據(jù)； 在定深航行，測量水平面的CTD數(shù)據(jù)； AUV上浮到水面，測量垂直面的CTD數(shù)據(jù)； 根據(jù)需要循環(huán)上述步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，所述測量水平 面的CTD數(shù)據(jù)在1海里以內(nèi)不少于100個；當測量范圍大于1海里時，每海里使用IfCTD 數(shù)據(jù)結(jié)果來表征該單位區(qū)域內(nèi)的CTD數(shù)據(jù)特征。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，所述根據(jù)測量 到的CTD數(shù)據(jù)計算出海水鹽度值，具體為：
公式中C (S，t，p)表示鹽度為S，溫度為t°C和p個大氣壓時的電導(dǎo)率值，即由電導(dǎo)率測 鹽度法時的所測電導(dǎo)率值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，所述根據(jù)測量 到的CTD數(shù)據(jù)和計算到的海水鹽度值計算出海水聲速值為 ：
其中，S為海水鹽度值，T為溫度，P為大氣壓強。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，所述對水平面 鹽度值/聲速值進行數(shù)據(jù)融合，包括以下步驟： A. 將在1海里以內(nèi)的鹽度值/聲速值按照從小到大排序，構(gòu)成集合S= {S(l，Sl，...，sn} 其中 Sc^s1C ·· <sn ; B. 從集合S中選擇sQ, Sn72, sn分別作為3個簇C。，C1, C2的中心，即Pq=Sq, P1=Siv2, p2=sn ; C. 將集合S中的元素 Sj, 0〈=j〈=n，劃分到距離簇中心最近的向量； D. 使用每個簇的元素均值作為新的聚類中心，即
E. 重復(fù)步驟C-D直到聚類中心pQ，Pl，p2不再發(fā)生變化，即簇C Q，C1, C2中元素不再發(fā)生 變化； F. 該區(qū)域內(nèi)鹽度值/聲速值的處理結(jié)果為Pl。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AUV的CTD數(shù)據(jù)處理的方法，其特征在于，所述對垂直面 鹽度值/聲速值進行數(shù)據(jù)融合，具體為：
得到；深度數(shù)據(jù)為X」，l〈=j〈=n，Pj⑴，1彡j彡η表示當深度為Xj的鹽度值，p⑴表示 鹽度關(guān)于深度的擬合函數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無人無纜潛器（AUV）的CTD數(shù)據(jù)處理的方法。該發(fā)明適用于基于AUV獲得的CTD數(shù)據(jù)處理。該發(fā)明分成2個階段，第1階段是使用AUV獲得CTD測量數(shù)據(jù)，第2階段是根據(jù)AUV獲得的CTD數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明操作簡單，能夠有效實現(xiàn)根據(jù)AUV獲得的CTD數(shù)據(jù)自動處理，具有方便高效的優(yōu)點。
【IPC分類】G01D21-02
【公開號】CN104677414
【申請?zhí)枴緾N201310616435
【發(fā)明人】王軼群, 趙宏宇, 劉鐵軍, 賈松力
【申請人】中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月27日