CN109101681B

CN109101681B - 基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统

Info

Publication number: CN109101681B
Application number: CN201810679120.7A
Authority: CN
Inventors: 吕琳; 石琰; 杨静如
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: CN109101681A

Abstract

本发明公开了种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，该方法包括：接收环境区域轮廓，预设多种生长规则，根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和漂浮单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构；根据榫卯结构生成与漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式，并分别应用于其对应的漂浮系统组网结构得到漂浮系统；接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合；输出包含网络疏密度、漂浮单体总数、漂浮系统网络位置信息、漂浮单体连接方式和固定单体集合的自组网漂浮系统。

Description

基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统

技术领域

本发明属于岸滩监测的技术领域，涉及一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，尤其是涉及一种用户可选的以正多边形均匀镶嵌技术为指导的基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及面向岸滩的近距离全景监测系统。

背景技术

最初的岸滩监测只能由人工现场进行，当遇到风暴潮、台风与卫星过境时间不吻合等情况，则无法开展监测。而且人工监测属于周期性监测。随着自动化的发展，出现了全天候监测的面向岸滩的近距离全景监测系统。

为了增强面向岸滩的近距离全景监测系统的灵活性，系统通过多个漂浮单体连接自组构成。由于岸滩地理情况的复杂多变使得系统所需覆盖的区域具有多样性，为了满足各种类型的岸滩、各种类型的覆盖区域以及不同疏密程度的的漂浮系统设计需求，需要人工设计面向岸滩的近距离全景监测系统中的自组网的漂浮系统。然而，人工设计自组网的漂浮系统的组网结构是一件费时费力的任务。此外，由于岸滩的地理环境的高度多变性，流速各异的区域对漂浮单体的干扰影响不同，漂浮系统连接方式与固定单体的选择将直接影响到系统的稳定性，因此，依靠经验性的人工设计并不能很好的解决这个问题。

综上所述，现有技术中如何解决现有人工设计面向岸滩的近距离全景监测系统费时费力以及稳定性差的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术存在的人工设计面向岸滩的近距离全景监测系统费时费力以及稳定性差的问题，本发明提供了一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，满足了复杂场景下的漂浮系统组网结构设计需求，保证了系统的整体稳定性，降低了系统创建的耗材，减少了工程实施周期；同时，本发明还为用户提供了两个评估指标，方便用户对系统提供的多种方案进行选择。

本发明的第一目的是提供一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，该方法包括：

接收环境区域轮廓，预设多种生长规则，根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和漂浮单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构；

根据榫卯结构生成与漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式，并分别应用于其对应的漂浮系统组网结构得到漂浮系统；

接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合；输出包含网络疏密度、漂浮单体总数、漂浮系统网络位置信息、漂浮单体连接方式和固定单体集合的自组网漂浮系统。

作为进一步的优选方案，在本方法中，所述根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和漂浮单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构，具体步骤包括：

根据预设的生长规则，采用生长算法以当前元素为中心进行新元素扩展；

当当前元素扩展出的新元素位置满足加入多边形网络的条件时，在该新元素位置加入与生长规则对应的多边形组网结构，直至所有当前元素扩展出的新元素位置都不满足加入多边形网络的条件时，生长算法结束，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构和漂浮单体总数；

根据漂浮单体的半径计算生长规则对应的网络疏密度；

接收用户根据网络疏密度和漂浮单体总数选择的漂浮系统组网结构指令，选择得到用户满意的某一与生长规则对应的漂浮系统组网结构。

作为进一步的优选方案，在本方法中，所述预设的生长规则包括：以正四边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则、以正五边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则、以正六边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则和以正七边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则。

作为进一步的优选方案，所述加入多边形网络的条件为当前元素扩展出的新元素位置尚无覆盖的多边形，且在接收的环境区域轮廓范围内的面积大于预设阈值。

作为进一步的优选方案，在本方法中，所述根据榫卯结构生成与漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式，具体方法为：

设计生长规则对应的漂浮单体，做圆形漂浮的外接多边形，在圆与外接多边形相切的位置放置榫卯结构,将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式；

所述多边形与生长规则对应。

作为进一步的优选方案，所述接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合的具体步骤包括：

接收实地环境区域的流速和漂浮系统在真实环境中的受力；

根据接收的实地环境区域的流速，通过欧拉流场法分析液体的运动，计算得到流量场；

根据接收的漂浮系统在真实环境中的受力，通过有限元分析分法计算应力场；

综合根据流量场与应力场评估漂浮系统中的漂浮单体是否稳定，若不稳定则加入需固定的漂浮单体集合。

本发明的第二目的是提供一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备设备的处理器加载并执行以下处理：

接收环境区域轮廓和预设多种生长规则，根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和所需单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构；

接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合；输出包含疏密度、漂浮总数、漂浮系统网络位置信息、漂浮单体连接方式和固定单体集合的自组网漂浮系统。

本发明的第三目的是提供一种终端设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种终端设备，采用互联网终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

本发明的第四目的是提供一种基于复杂场景的自组网漂浮系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于复杂场景的自组网漂浮系统，该系统基于一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法实现。

本发明的第五目的是提供一种面向岸滩的近距离全景监测系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种面向岸滩的近距离全景监测系统，该系统包括一种基于复杂场景的自组网漂浮系统。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，根据用户输入的环境区域轮廓，以多边形镶嵌技术为指导，计算得到四种保证的轮廓漂浮系统组网结构，对所在水域轮廓，地理位置没有限制，具有较强的适应性。

2、本发明所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，采用榫卯结构连接相邻漂浮单体，得到便于拆卸维修的四种漂浮连接关节与装配方式，可以有效的投入具体实施中。

3、本发明所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，考虑到环境流速场和系统中各个漂浮单体应力大小，选择最优的固定单体集合，不但有效降低成本，减少了工程实施周期，还保证了系统最终的优良稳定性。

4、本发明所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法、装置及系统，为用户提供了两个选择指标，方便用户对系统提供的多种方案进行，选择用户可根据计算得到的网络疏密度与所需单体总数选择满意的组网方式。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法流程图；

图2为接收用户输入的环境区域轮廓；

图3(a) 为以正四边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则示意图；

图3(b) 为以正五边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则示意图；

图3(c) 为以正六边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则示意图；

图3(d) 为以正七边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则示意图；

图4(a)为采用正四边形镶嵌条件下，得到圆形漂浮组网结构俯视示意图；

图4(b)为采用正五边形镶嵌条件下，得到圆形漂浮组网结构俯视示意图；

图4(c)为采用正六边形镶嵌条件下，得到圆形漂浮组网结构俯视示意图；

图4(d)为采用正七边形镶嵌条件下，得到圆形漂浮组网结构俯视示意图；

图5(a)为以正四边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度图；

图5(b)为以正五边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度图；

图5(c)为以正六边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度图；

图5(d)为以正七边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度图；

图6为本发明所采用的榫卯结构示意图；

图7(a)为采用正四边形镶嵌条件下，圆形漂浮单体榫卯关节装配设计图与其俯视示意图；

图7(b)为采用正五边形、正六边形、正七边形镶嵌条件下，圆形漂浮单体榫卯关节装配设计俯视示意图；

图8(a)为采用正四边形镶嵌技术，圆形漂浮自组系统连接方式；

图8(b)为采用正五边形镶嵌技术，圆形漂浮单体装配设计与系统连接方式；

图8(c)为采用正六边形镶嵌技术，圆形漂浮单体装配设计与系统连接方式；

图8(d)为采用正七边形镶嵌技术，圆形漂浮单体装配设计与系统连接方式；

图9(a)为采用正四边形镶嵌S的结果图组；

图9(b)为采用正五边形镶嵌S的结果图组；

图9(c)为采用正六边形镶嵌S的结果图组；

图9(d)为采用正七边形镶嵌S的结果图组。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例中出现的名词术语解释：

正多边形均匀镶嵌，是指把相同结构的正多边形彼此不重叠且不留空隙的平铺在平面上，镶嵌后的新图形具有可重复性，即向四周不断延伸可以平铺成一个连续的平面。在几何学中，平面密铺分为规则镶嵌和不规则镶嵌二种，规则镶嵌即重复组合一种或多种不同的图形，由正多边形组成的可以分为正镶嵌、半正镶嵌和不均匀半正镶嵌和复合多边形镶嵌等种类。其中，正多边形均匀镶嵌因为其良好的密铺特性，在建筑结构的经济用料，边角余料利用等方面都具有广泛利用。

榫卯结构，是在两个构件上所采用的一种凹凸结合的连接方式。凸出部分叫榫(或榫头)；凹进部分叫卯(或榫眼、榫槽)，榫和卯咬合，起到连接作用。榫卯结构是榫和卯的结合，是单元件之间多与少、高与低、长与短之间的巧妙组合，可有效地限制单元件向各个方向的扭动。由于榫卯结构对于各种物体单元都具有高度契合性，方便拆卸装配，具有高度的灵活性。因此，被广泛应用于家具、建筑、机械等各领域的拼装与连接设计中。

流速场，由各空间点流速的集合构成。流速，是指气体或液体流质点在单位时间内所通过的距离，渠道和河道里的水流各点的流速不相同，靠近河(渠)底、河边处的流速较小，河中心近水面处的流速最大，为了计算简便，通常用横断面平均流速来表示该断面水流的速度。在自然界和工程实践中，通过实地测量与欧拉流场法计算得到的流速场，评估指定区域内流速情况。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例的第一目的是提供一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

如图1所示。

步骤(1)：接收环境区域轮廓，预设多种生长规则，根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和漂浮单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构；

步骤(2)：根据榫卯结构生成与漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式，并分别应用于其对应的漂浮系统组网结构得到漂浮系统；

步骤(3)：接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合；

步骤(4)：输出包含网络疏密度、漂浮单体总数、漂浮系统网络位置信息、漂浮单体连接方式和固定单体集合的自组网漂浮系统。

在本实施例的所述步骤(1)中，所述根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和漂浮单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构，具体步骤包括：

步骤(1-1)：接收用户输入的环境区域轮廓。如图2所示。

步骤(1-2)：根据预设的生长规则，采用生长算法以当前元素为中心进行新元素扩展；

根据漂浮单体的半径计算生长规则对应的网络疏密度；

在本实施例中，假设漂浮单体的半径为r，通过生长算法与四种预设规则，计算四种疏密度不同的漂浮系统的组网结构，需要注意的是，在本方法中，所述预设的生长规则包括：以正四边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则、以正五边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则、以正六边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则和以正七边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则。具体过程为：

步骤(1-2-1)：计算以正四边形镶嵌形式进行区域生长得到的组网结构，正四边形可以完全镶嵌平面，生长方向有四种，以元素圆心位置作为当前元素位置，(x_i，y_i)为当前元素的坐标，(x_i+1，y_i+1)为扩展元素坐标，α(0<α<2π)为两圆心之间连线与水平轴沿逆时针方向的夹角，2r为两圆心之间的直线距离，如图3(a)所示。则x_i+1＝x_i+x_icosα，y_i+1＝y_i+y_isinα,若(x_i+1，y_i+1)处尚无覆盖正四边形，且在输入轮廓范围内的面积大于阈值，则将该位置加入多边形组网结构，当所有当前元素扩展出的新元素位置都不满足加入多边形网络的条件时，生长算法结束，得到四边形组网结构T₁，和四边形个数n₁，如图4(a)所示；

具体的，以正四边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度D_square为0.785，如图5(a)，根据如下公式计算所得：

步骤(1-2-2)：计算以正五边形形式进行区域生长得到的组网结构，正五边形无法实现完全镶嵌平面，如图3(b)所示，生长方向只有三种，按照类似步骤(1-2-1)所述方式进行区域生长，得到五边形组网结构T₂，和五边形个数n₂，如图4(b)所示；

具体的，以正五边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度D_square约为0.80，如图5(b)所示，根据如下公式计算所得：

步骤(1-2-3)：计算以正六边形形式进行区域生长得到的组网结构，正六边形可以完全镶嵌平面，如图3(c)所示，生长方向有六种，按照类似步骤(1-2-1)所述方式进行区域生长，得到六边形组网结构T₂，和六边形个数n₃，如图4(c)所示；

具体的，以正六边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度D_square约为0.907，如图5(c)所示，根据如下公式计算所得：

步骤(1-2-4)：计算以正七边形形式进行区域生长得到的组网结构，正七边形无法完全镶嵌平面，如图3(d)所示，生长方向有三种，按照类似步骤(1-2-1)所述方式进行区域生长，得到七边形组网结构T₄，和七边形个数n₄，如图4(d)所示；

具体的，以正七边形镶嵌规则进行区域生长得到的组网结构疏密度D_square约为0.633，如图5(d)所示，根据如下公式计算所得：

步骤(1-3)：接收用户根据网络疏密度和漂浮单体总数选择的漂浮系统组网结构指令，选择得到用户满意的某一与生长规则对应的漂浮系统组网结构。

在本实施例中，为用户提供了两个选择指标，方便用户对系统提供的多种方案进行选择，用户可根据计算得到的网络疏密度与所需单体总数选择满意的组网方式。

在本实施例的所述步骤(1-2-1)-步骤(1-2-4)中，所述加入多边形网络的条件为当前元素扩展出的新元素位置尚无覆盖的多边形，且在接收的环境区域轮廓范围内的面积大于预设阈值。

在本实施例的所述步骤(2)中，所述根据榫卯结构生成与漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式，具体方法为：

步骤(2-1)：设计榫卯结构，如图6所示；

步骤(2-2)：设计生长规则对应的漂浮单体，做圆形漂浮的外接多边形，在圆与外接多边形相切的位置放置榫卯结构,将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式；所述多边形与生长规则对应。具体步骤包括：

步骤(2-2-1)：设计以正四边形镶嵌的单个漂浮结构，做圆形漂浮的外接正方形，在圆与正方形相切的位置放置榫卯结构,如图7(a)所示，将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到系统的连接方式，如图8(a)所示；

步骤(2-2-2)：设计以正五边形镶嵌的单个漂浮结构，做圆形漂浮的外接正五边形，在圆与正五边形相切的位置放置榫卯结构，如图7(b)所示，将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到系统的连接方式，如图8(b)所示；

步骤(2-2-3)：设计以正六边形镶嵌的单个漂浮结构，做圆形漂浮的外接正六边形，在圆与正六边形相切的位置放置榫卯结构，如图7(b)所示，将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到系统的连接方式，如图8(c)所示；

步骤(2-2-4)：设计以正七边形镶嵌的单个漂浮结构，做圆形漂浮的外接正七边形，在圆与正七边形相切的位置放置榫卯结构，如图7(b)所示，将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到系统的连接方式，如图8(d)所示。

在本实施例的所述步骤(3)中，所述接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合的具体步骤包括：

所述步骤(3)通过测量与计算真实环境的流速场与应力场来评估系统，得到需固定的漂浮单体集合，具体过程包括：

步骤(3-1)：测量与计算流量场。

步骤(3-1-1)，通过测量计算流量场，对于元流，由于过水断面很小，认为水断面dA上各点的流速相等，均为u，方向与水断面相垂直，则dt时段内通过水断面dA的液体体积为udAdt,单位时间通过dA的液体体积即元流流量为：

dQ＝udA

对于总流，若过水断面是平面，则总流流量为：

Q＝∫ dQ＝∫_A udA

断面平均流速为：

步骤(3-1-2)根据步骤(3.1.a)所得数据，通过欧拉流场法分析液体的运动，计算得到流量场，任一空间点液体质点速度u，在空间x，y，z，方向的分量可表示为：

u_x＝u_x(x，y，z，t)

u_y＝u_y(x，y，z，t)

u_z＝u_z(x，y，z，t)

其中，x，y，z，t称为欧拉变数，如果t为常数，就描述了该时刻个空间点的流速组成的流速场E_flow；

步骤(3-2)：通过有限元分析分法计算应力场。

步骤(3-2-1)在满足材料应力学的三个基本假设，即连续性假设，均匀性假设，各种同性假设时，应力在截断面上均匀分布，计算公式如下：

其中，A为截断面积，F_N为系统在真实环境中的受力。系统受力方向即流量场中任意空间液体质点加速度方向，加速度a在x，y，z方向的分量如下：

根据胡克定律应力小于比例极限σ时，应力与应变成正比，材料服从胡克定律：

σ＝E_ε

其中，E_ε为(杨氏)弹性模量，是材料常数，单位与应力相同。PLA 材料的弹性模量为1.217e6Pa。

泊松比，是材料力学和弹性力学中的名词，定义为材料受拉伸或压缩力时，材料会发生变形，而其横向变形量与纵向变形量的比值。PLA材料的泊松比为0.35。

通过有限元分析法，从而得到应力场E_stress；

步骤(3-3)根据流量场与应力场，通过如下公式评估系统，若E小于阈值，则说明漂浮单体不稳定，将其加入的需固定漂浮单体集合；

E＝w₁E_flow+w₂E_stress

其中，w₁与w₂分别为流速场与应力场在该漂浮单体中心的权重。

所述步骤(4)中，输出包含漂浮系统网络位置信息、漂浮单体连接方式、固定单体集合的组网系统，以及对应的疏密度与漂浮总数。

具体地，连接方式包括榫卯连接和底部固定，对于固定点同时采用榫卯连接和底部固定方式，其它点采用榫卯连接方式与相邻点进行连接，结果如图9(a)-如图9(b)所示，漂浮物总数即为该组网系统中的多边形个数。

如图9(a)所示，为采用正四边形镶嵌S的结果图组，如图9(b)所示，为采用正五边形镶嵌S的结果图组，如图9(c)所示，为采用正六边形镶嵌S的结果图组，如图9(d)所示，为采用正七边形镶嵌S的结果图组。

需要说明的是只有正方形，正六边形可以实现对平面的无缝隙平铺。下面给出分析方法：

每一个正n边形的内角为

铺满平面的条件是存在正整数x，使

成立，本方法中只有正方形和正六边形满足。

本实施例的第二目的是提供一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

本实施例的第三目的是提供一种终端设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

这些计算机可执行指令在设备中运行时使得该设备执行根据本公开中的各个实施例所描述的方法或过程。

在本实施例中，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开内容操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开内容的各个方面。

应当注意，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干模块或子模块，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。

本实施例的第四目的是提供一种基于复杂场景的自组网漂浮系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

本实施例的第五目的是提供一种面向岸滩的近距离全景监测系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

本发明的有益效果：

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，其特征在于，该方法包括：

接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合；输出包含网络疏密度、漂浮单体总数、漂浮系统网络位置信息、漂浮单体连接方式和固定单体集合的自组网漂浮系统；所述接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合的具体步骤包括：

接收实地环境区域的流速和漂浮系统在真实环境中的受力；

综合根据流量场与应力场评估漂浮系统中的漂浮单体是否稳定，若不稳定则加入需固定的漂浮单体集合；

通过测量与计算真实环境的流速场与应力场来评估系统，得到需固定的漂浮单体集合，具体过程包括：

步骤(3-1)：测量与计算流量场；

步骤(3-2)：通过有限元分析分法计算应力场；

E＝w₁E_flow+w₂E_stress

2.如权利要求1所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，其特征在于，在本方法中，所述根据多边形镶嵌技术，采用生长算法计算网络疏密度和漂浮单体总数，得到与生长规则对应的漂浮系统组网结构，具体步骤包括：

根据漂浮单体的半径计算生长规则对应的网络疏密度；

3.如权利要求2所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，其特征在于，所述加入多边形网络的条件为当前元素扩展出的新元素位置尚无覆盖的多边形，且在接收的环境区域轮廓范围内的面积大于预设阈值。

4.如权利要求1所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，其特征在于，在本方法中，所述根据榫卯结构生成与漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式，具体方法为：

设计预设的生长规则对应的漂浮单体，做圆形漂浮的外接多边形，在圆与外接多边形相切的位置放置榫卯结构,将圆形漂浮结构填充入对应组网结构的多边形内，并把相邻漂浮相切的榫卯结构连接，得到漂浮系统组网结构对应的漂浮单体榫卯关节与装配方式；

所述多边形与预设的生长规则对应。

5.如权利要求2或4所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，其特征在于，在本方法中，所述预设的生长规则包括：以正四边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则、以正五边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则、以正六边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则和以正七边形镶嵌形式进行区域生长的生长规则。

6.如权利要求1所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法，其特征在于，所述接收实地测量与计算的环境区域流速场与应力场，评估漂浮系统得到需固定的漂浮单体集合的具体步骤包括：

接收实地环境区域的流速和漂浮系统在真实环境中的受力；

7.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行根据权利要求1-6中任一项所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法。

8.一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令用于执行根据权利要求1-6中任一项所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法。

9.一种基于复杂场景的自组网漂浮系统，其特征在于，该系统基于权利要求1-6中任一项所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统设计方法实现。

10.一种面向岸滩的近距离全景监测系统，该系统包括如权利要求9所述的一种基于复杂场景的自组网漂浮系统。