基于auv的ctd数据处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种基于AUV (Autonomous underwater vehicle,无人无缆潜水器）获得的CTD数据处理（CTD数据处理包括海水的温 度、盐度、深度和声速的数据处理）的方法。
【背景技术】
[0002] 海水的温度和盐度是海洋水体最基本的物理要素，其量值对海洋中的其它物理要 素和声速的性质、海水的化学和生物特性以及水体运动均有重要的影响。海洋中声速的计 算来源于盐度、深度和温度数据。在海洋探测中，无人无缆潜器（AUV)在探测海洋调查数据 具有明显的优势，它使用方便，探测效率高。AUV每个航次会产生大量的海洋调查数据(本 发明关注CTD数据)，因为数据具有时效性，大量的调查数据如不能迅速地应用到科学研究 的实践中，数据本身重要的科学价值也就得不到体现。过去，CTD主要搭载在测量船上，它 获得的CTD数据量小；现在，CTD越来越多地被搭载在AUV上，它获得的数据更多、更准确。 但是，传统的数据处理方法无法快速处理如此大量的数据，所以提出一种基于AUV的CTD数 据高效处理方法就显得尤其重要。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有方法数据处理效率低的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种 AUV的CTD数据处理的方法，高效地处理CTD数据。CTD设备的测量值是电导率、深度和温 度，目标的处理后的结果值是盐度和声速。
[0004] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于AUV的CTD数据处理的方 法，包括以下步骤：
[0005] 使用搭载了 CTD仪器的AUV测量其所在位置的CTD数据；
[0006] 根据测量到的CTD数据计算出海水盐度值；
[0007] 根据测量到的CTD数据和计算到的海水盐度值计算出海水声速值；
[0008] 分别对水平面和垂直面的盐度值和声速值进行数据融合。
[0009] 所述使用搭载了 CTD仪器的AUV测量其所在位置的CTD数据，包括以下步骤：
[0010] AUV从水面下潜到作业深度，测量垂直面的CTD数据；
[0011] 在定深航行，测量水平面的CTD数据；
[0012] AUV上浮到水面，测量垂直面的CTD数据；
[0013] 根据需要循环上述步骤。
[0014] 所述测量水平面的CTD数据在1海里以内不少于100个；当测量范围大于1海里 时，每海里使用1个CTD数据结果来表征该单位区域内的CTD数据特征。
[0015] 所述根据测量到的CTD数据计算出海水盐度值，具体为：
【主权项】
1. 一种基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，包括以下步骤： 使用搭载了 CTD仪器的AUV测量其所在位置的CTD数据； 根据测量到的CTD数据计算出海水盐度值； 根据测量到的CTD数据和计算到的海水盐度值计算出海水声速值； 分别对水平面和垂直面的盐度值和声速值进行数据融合。
2. 根据权利要求1所述的基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，所述使用搭载 了 CTD仪器的AUV测量其所在位置的CTD数据，包括以下步骤： AUV从水面下潜到作业深度，测量垂直面的CTD数据； 在定深航行，测量水平面的CTD数据； AUV上浮到水面，测量垂直面的CTD数据； 根据需要循环上述步骤。
3. 根据权利要求2所述的基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，所述测量水平 面的CTD数据在1海里以内不少于100个；当测量范围大于1海里时，每海里使用IfCTD 数据结果来表征该单位区域内的CTD数据特征。
4. 根据权利要求1所述的基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，所述根据测量 到的CTD数据计算出海水盐度值，具体为：
公式中C (S，t，p)表示盐度为S，温度为t°C和p个大气压时的电导率值，即由电导率测 盐度法时的所测电导率值。
5. 根据权利要求1所述的基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，所述根据测量 到的CTD数据和计算到的海水盐度值计算出海水声速值为 ：
其中，S为海水盐度值，T为温度，P为大气压强。
6. 根据权利要求1所述的基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，所述对水平面 盐度值/声速值进行数据融合，包括以下步骤： A. 将在1海里以内的盐度值/声速值按照从小到大排序，构成集合S= {S(l，Sl，...，sn} 其中 Sc^s1C ·· <sn ; B. 从集合S中选择sQ, Sn72, sn分别作为3个簇C。，C1, C2的中心，即Pq=Sq, P1=Siv2, p2=sn ; C. 将集合S中的元素 Sj, 0〈=j〈=n，划分到距离簇中心最近的向量； D. 使用每个簇的元素均值作为新的聚类中心，即
E. 重复步骤C-D直到聚类中心pQ，Pl，p2不再发生变化，即簇C Q，C1, C2中元素不再发生 变化； F. 该区域内盐度值/声速值的处理结果为Pl。
7. 根据权利要求1所述的基于AUV的CTD数据处理的方法，其特征在于，所述对垂直面 盐度值/声速值进行数据融合，具体为：
得到；深度数据为X」，l〈=j〈=n，Pj⑴，1彡j彡η表示当深度为Xj的盐度值，p⑴表示 盐度关于深度的拟合函数。
【专利摘要】本发明公开一种无人无缆潜器（AUV）的CTD数据处理的方法。该发明适用于基于AUV获得的CTD数据处理。该发明分成2个阶段，第1阶段是使用AUV获得CTD测量数据，第2阶段是根据AUV获得的CTD数据进行数据处理。本发明操作简单，能够有效实现根据AUV获得的CTD数据自动处理，具有方便高效的优点。
【IPC分类】G01D21-02
【公开号】CN104677414
【申请号】CN201310616435
【发明人】王轶群, 赵宏宇, 刘铁军, 贾松力
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月27日