CN108759905A - 一种双体并联式argo专用温盐深测量仪比测方法 - Google Patents

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王磊
邬满
李红志
李焰
许丽萍
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，采用双体并联的方法，比测过程包括基于时序的数据样本对齐、测量误差分析、相关性分析。本发明实现了测量数据的自动时序对齐，减少了数据处理中的手动对齐操作；得出的比测结论更为科学可信；算法清晰，鲁棒性好，易于编程实现，满足校准有效期内的大样本比测的要求。

Description

一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法
技术领域
本发明属于海洋仪器评测领域，具体地说，涉及一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法。
背景技术
ARGO浮标是一种自持式剖面观测浮标，因其独特的技术优势是目前全球海洋立体观测的主要设备。在实际海上剖面观测中，ARGO浮标在上浮过程中启动温度盐度深度测量仪采集剖面温盐深数据。目前，国产ARGO浮标用温盐深测量仪已经在技术性能和应用效能上基本达到国际同类仪器水平。但是目前缺少有效的现场评估比测方法，来验证国产仪器的技术性能和应用效能达到国际同类产品技术水平的方法。
目前，ARGO浮标在海上进行比测时通常采用两种方法。一种方法是将国产ARGO浮标专用温盐深测量仪用捆绑式结构方法，将其与更高精度的参考用剖面温盐深测量仪固定在同一个测量平台上，再将两种仪器同时下放做剖面测量，回收后读取数据再分析剖面测量数据的质量。另一种方法是将搭载国产ARGO浮标专用温盐深测量仪的ARGO剖面浮标直接布放在海上现场，定时发回数据后再查找测量海域的历史数据，以此作为国产ARGO浮标专用温盐深测量仪性能评价的标准。这两种方法在数据可信度、测量方法的科学性都存在一定的不足。
目前，这两种常规方法的主要缺点为：
a.测量方式相反，采用捆绑方式，其采用的高精度的参考用剖面温盐深测量仪是在下降过程中进行的测量，而ARGO浮标是在上升过程中进行的测量，因此这种比测方式中ARGO浮标专用温盐深测量仪测量的水体是被破坏的；
b.比测数据的时序无法直接对齐，参考用高精度剖面温盐深测量仪的采集速率均高于ARGO浮标专用温盐深测量仪，且数据样本数量远高于ARGO浮标专用温盐深测量仪的数据样本量，在剖面比测数据上难以直接在时序上对齐，需要耗费人工进行预处理和后期分析，才能对齐进行剖面数据质量评估；
c.以历史数据作为比测标准数据，无法说明数据存在误差的来源，数据的时间序列无法对齐，比测评价仅为定性判断，无法有效分析国产ARGO浮标的技术性能；
d.安全性低和存在的故障无法复现，ARGO浮标属于投弃式测量装备，直接投放搭载国产温盐深测量仪的ARGO浮标布放基本没有回收的可能性，对于发现数据质量问题后无法无法复现。
通过以上我们可以看出，海洋技术行业内目前通常采用的比测方法存在着较为明显的缺陷，影响了国产ARGO专用温盐深测量仪有效评估和技术进一步提高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于双体并联式ARGO浮标专用温度盐度压力测量仪比测方法，实现对剖面比测数据的误差分析和相关性分析。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，包括：
S1、基于时序的数据样本对齐；即待测的国产温盐深测量单元和用于参考的同类型进口温盐深测量单元，形成两组时序一致、数量相等的数据样本组；
S2、测量误差分析：即两组数据样本中，在同一测量深度下的测量误差是否满足一致的标准；
S3、相关性分析：即对两组数据样本中同一个测量剖面的基于时序的温盐数值进行检验，是否满足相关性的标准。
进一步的，待测的国产温盐深测量单元和用于参考的同类型进口温盐深测量单元，采用双体并联的方法，设计为主从式并联浮体，主浮体中设有进口温盐深测量单元，从浮体设有国产温盐深测量单元，进口温盐深测量单元和国产温盐深测量单元为同种测量原理和结构设计；进口温盐深测量单元和国产温盐深测量单元都连接主浮体中内置的一套统一的总控制与采集单元、通信单元和时钟。
更进一步的，主、从浮体间采用两组连接盘进行并联连接。
更进一步的，主、从标体之间采用水密电缆连接，实现控制指令、反馈信息和数据的发送/接收。
进一步的，步骤S2中所述测量误差分析的方法包括在同一测量深度下温度的绝对差值、电导率的绝对差值的分析。
更进一步的，同一测量深度下温度的绝对差值的分析方法为：是否满足公式
其中：ΔT为同一测量深度下温度的绝对差值；
ΔTx-MPE为国产温盐深测量单元的温度的最大允许误差；
ΔTy-MPE为同类型进口温盐深测量单元的温度的最大允许误差。
更进一步的，同一测量深度下电导率的绝对差值的分析方法为：是否满足公式
其中：ΔC为同一测量深度下电导率的绝对差值；
ΔCx-MPE为国产温盐深测量单元的电导率的最大允许误差；
ΔCy-MPE为同类型进口温盐深测量单元的电导率的最大允许误差。
进一步的，步骤S3所述相关性的分析方法包括同一测量剖面的停层测量的测量误差的差异性检验，以及上浮过程中同一测量剖面的两个参数序列的相关性检验。
更进一步的，所述同一测量剖面的停层测量的测量误差的差异性检验方法为：假设Ax与Bx的方差无显著性差异，即引入检验统计量如公式所示
即符合卡方分布，如果规定显著性水平为a，可由查表得到其拒绝域，得到输出在各显著性水平下的接受或拒绝结论；
其中：
是多参数中的一个卡方分布类型；
x取值C代表电导率、T代表温度、S代表盐度；
K为自由度；
为Ax的方差的平方；
为Bx的方差的平方。
更进一步的，所述同一测量剖面的两个参数序列的相关性检验方法即是检验两个参数的在同一剖面测量结果的线性相关性大小，如果同一参数两个序列的线性相关性越紧密，则二者相似性和趋同性越高，计算二者相关性的皮尔逊相关系数c如公式所示：
即输出的就是同一剖面测量中的同一参数的线性相关系数；
其中，
c代表M和N序列两者的相关系数；
K为参数个数；
为M序列测量要素x的测量值；
Ex为M序列测量要素x的平均值；
为N序列测量要素x的测量值；
Sx为N序列测量要素x的平均值；
σM为M序列的标准方差；
σS为N序列的标准方差。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明所述的基于双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法在进行比测中实现了测量数据的自动时序对齐，减少了数据处理中的手动对齐操作；
(2)本发明所述的基于双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法从方差精度、相关性分析方面全面分析了国产与进口的同类型ARGO浮标专用温盐深测量仪同一剖面测量数据的内在关系，得出的比测结论更为科学可信；
(3)本发明所述的基于双体并联式ARGO浮标专用温盐深测量仪比测方法算法清晰，鲁棒性好，易于编程实现，满足校准有效期内的大样本比测的要求。
附图说明
图1是本发明实施例的双体并联式ARGO浮标的剖面测量流程示意图；
图2是本发明实施例的原理示意图；
图3是本发明实施例的双体并联式ARGO浮标结构示意图。
其中：1、主浮体； 2、从浮体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
首先，如图3所示，本发明实施例所设计和使用的双体并联式ARGO浮标，采用主从式并联标体设计，主浮体1中内置一套统一的总控制与采集单元、通信单元和时钟，在主浮体1和从浮体2中各有一套进口温盐深测量单元、一套国产温盐深测量单元、一套数据采集单元和浮力单元，温盐深测量单元为同种测量原理和结构设计，主、从浮体间采用两组连接盘进行并联连接。双体并联式ARGO浮标的工作流程与单体ARGO浮标一致，为进行同步测量获取可直接比测的剖面数据，主、从浮体之间采用水密电缆连接，实现控制指令、反馈信息和数据的发送/接收，其剖面测量工作流程如图1所示：
(1)主浮体总控制与采集单元唤醒；
(2)主从浮体内的数据采集单元自检，并记录和传送自检信息；
(3)启动进口和国产的同类型的温盐深测量单元；
(4)启动浮力单元，驱动并联式双体ARGO浮标上浮运动；
(5)同步测量剖面数据，并传送给主浮体总控制与采集单元；
(6)对齐温盐数据到同一时刻和同一深度，形成一帧数据；
(7)上浮至海水表面将剖面数据和自检信息经卫星发送至岸基数据中心；
(8)双体并联式ARGO浮标下沉至漂移深度。
第二，双体并联式ARGO浮标的数据比测方法如图2所示，包括下列步骤：
1)基于时序的数据样本对齐：双体并联式ARGO浮标采用统一的自动化时钟系统，时间基准相同，在剖面测量过程中采用统一的采样速率，这样就自动形成两组时序一致、数量相等的数据样本组。
2)测量误差分析：国产ARGO浮标专用温盐深测量仪测量各测量参数的最大允许误差为温度ΔTx-MPE，电导率ΔCx-MPE，进口同类型温盐深测量仪各测量参数的最大允许误差为温度ΔTy-MPE，电导率ΔCy-MPE，所有的最大允许误差值均在设备研制单位和厂商提供的技术资料中得到，同一测量深度下的温度的绝对差值ΔT应满足公式1：
同一测量深度下的电导率的绝对差值ΔC应满足公式2：
3)相关性分析：
对于同一个测量剖面的基于时序的温盐数值进行检验，包括一个剖面两个参数的停层测量均值的差异性检验、上浮过程中两个参数序列的相关性检验，如序列具有较高的相关性，则可以认定，这两种仪器的测量结果一致。
所述同一测量剖面的停层测量的测量误差的差异性检验为：假设Ax与Bx的方差无显著性差异，即引入检验统计量如公式所示
即符合卡方分布，如果规定显著性水平为a，可由查表得到其拒绝域，得到输出在各显著性水平下的接受或拒绝结论；
其中：
是多参数中的一个卡方分布类型；
x取值C代表电导率、T代表温度、S代表盐度；
K为自由度；
为Ax的方差的平方；
为Bx的方差的平方。
所述同一测量剖面的两个参数序列的相关性检验，重点研究的是两个参数的在同一剖面测量结果的线性相关性大小，如果同一参数两个序列的线性相关性越紧密，则二者相似性和趋同性越高。计算二者相关性的皮尔逊相关系数c如公式4所示：
即输出的就是同一剖面测量中的同一参数的线性相关系数；
其中，
c代表M和N序列两者的相关系数；
K为参数个数；
为M序列测量要素x的测量值；
Ex为M序列测量要素x的平均值；
为N序列测量要素x的测量值；
Sx为N序列测量要素x的平均值；
σM为M序列的标准方差；
σS为N序列的标准方差。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，包括：
S1、基于时序的数据样本对齐；即待测的国产温盐深测量单元和用于参考的同类型进口温盐深测量单元，形成两组时序一致、数量相等的数据样本组；
S2、测量误差分析：即两组数据样本中，在同一测量深度下的测量误差是否满足一致的标准；
S3、相关性分析：即对两组数据样本中同一个测量剖面的基于时序的温盐数值进行检验，是否满足相关性的标准。
2.根据权利要求1所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，待测的国产温盐深测量单元和用于参考的同类型进口温盐深测量单元，采用双体并联的方法，设计为主从式并联浮体，主浮体中设有进口温盐深测量单元，从浮体设有国产温盐深测量单元，进口温盐深测量单元和国产温盐深测量单元为同种测量原理和结构设计；进口温盐深测量单元和国产温盐深测量单元都连接主浮体中内置的一套统一的总控制与采集单元、通信单元和时钟。
3.根据权利要求2所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，主、从浮体间采用两组连接盘进行并联连接。
4.根据权利要求2所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，主、从标体之间采用水密电缆连接，实现控制指令、反馈信息和数据的发送/接收。
5.根据权利要求1所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，步骤S2中所述测量误差分析的方法包括在同一测量深度下温度的绝对差值、电导率的绝对差值的分析。
6.根据权利要求5所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，同一测量深度下温度的绝对差值的分析方法为：是否满足公式
其中：ΔT为同一测量深度下温度的绝对差值；
ΔTx-MPE为国产温盐深测量单元的温度的最大允许误差；
ΔTy-MPE为同类型进口温盐深测量单元的温度的最大允许误差。
7.根据权利要求5所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，同一测量深度下电导率的绝对差值的分析方法为：是否满足公式
其中：ΔC为同一测量深度下电导率的绝对差值；
ΔCx-MPE为国产温盐深测量单元的电导率的最大允许误差；
ΔCy-MPE为同类型进口温盐深测量单元的电导率的最大允许误差。
8.根据权利要求1所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，步骤S3所述相关性的分析方法包括同一测量剖面的停层测量的测量误差的差异性检验，以及上浮过程中同一测量剖面的两个参数序列的相关性检验。
9.根据权利要求8所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，所述同一测量剖面的停层测量的测量误差的差异性检验方法为：假设Ax与Bx的方差无显著性差异，即 引入检验统计量如公式所示
即符合卡方分布，如果规定显著性水平为a，可由查表得到其拒绝域，得到输出在各显著性水平下的接受或拒绝结论；
其中：
是多参数中的一个卡方分布类型；
x取值C代表电导率、T代表温度、S代表盐度；
K为自由度；
为Ax的方差的平方；
为Bx的方差的平方。
10.根据权利要求8所述的一种双体并联式ARGO专用温盐深测量仪比测方法，其特征在于，所述同一测量剖面的两个参数序列的相关性检验方法即是检验两个参数的在同一剖面测量结果的线性相关性大小，如果同一参数两个序列的线性相关性越紧密，则二者相似性和趋同性越高，计算二者相关性的皮尔逊相关系数c如公式所示：
即输出的就是同一剖面测量中的同一参数的线性相关系数；
其中，
c代表M和N序列两者的相关系数；
K为参数个数；
为M序列测量要素x的测量值；
Ex为M序列测量要素x的平均值；
为N序列测量要素x的测量值；
Sx为N序列测量要素x的平均值；
σM为M序列的标准方差；
σS为N序列的标准方差。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110489855A (zh) * 2019-08-15 2019-11-22 厦门大学 一种温盐深剖面仪海上比测数据对齐方法
CN111272824A (zh) * 2020-03-23 2020-06-12 河北工业大学 用于水下滑翔机载温盐深测量仪检测装置与检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104386208A (zh) * 2014-11-06 2015-03-04 天津远讯科技有限公司 水下剖面探测浮标装置
CN104457711A (zh) * 2014-11-06 2015-03-25 天津远讯科技有限公司 北冰洋浅水型拖曳式温盐深监测系统
CN104792350A (zh) * 2015-04-01 2015-07-22 国网电力科学研究院 一种大坝监测自动化比测方法
CN206469909U (zh) * 2017-01-23 2017-09-05 青岛海陆环境科技有限公司 温盐深分析仪
CN107643375A (zh) * 2017-08-11 2018-01-30 国家海洋技术中心 一种基于海洋固定平台的海洋水质类仪器海上试验方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104386208A (zh) * 2014-11-06 2015-03-04 天津远讯科技有限公司 水下剖面探测浮标装置
CN104457711A (zh) * 2014-11-06 2015-03-25 天津远讯科技有限公司 北冰洋浅水型拖曳式温盐深监测系统
CN104792350A (zh) * 2015-04-01 2015-07-22 国网电力科学研究院 一种大坝监测自动化比测方法
CN206469909U (zh) * 2017-01-23 2017-09-05 青岛海陆环境科技有限公司 温盐深分析仪
CN107643375A (zh) * 2017-08-11 2018-01-30 国家海洋技术中心 一种基于海洋固定平台的海洋水质类仪器海上试验方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
商红梅等: "基于国产第一代Argo浮标的结构优化设计", 《海洋技术学报》 *
张川等: "ARGO浮标海上比测试验研究", 《海洋技术》 *
车亚辰等: "Argo浮标CTD温度传感器实验室中测试评估方法", 《海洋技术学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110489855A (zh) * 2019-08-15 2019-11-22 厦门大学 一种温盐深剖面仪海上比测数据对齐方法
CN110489855B (zh) * 2019-08-15 2020-12-04 厦门大学 一种温盐深剖面仪海上比测数据对齐方法
CN111272824A (zh) * 2020-03-23 2020-06-12 河北工业大学 用于水下滑翔机载温盐深测量仪检测装置与检测方法

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