CN110263075B - Ladcp与usbl组合观测及数据资料处理方法 - Google Patents

Ladcp与usbl组合观测及数据资料处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法；其中，该方法包括：获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和LADCP采集的海流数据；剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据；根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度；根据LADCP的运动速度和海流数据计算绝对海流速度。该方法可以准确给定LADCP的运动速度，提高海流速度计算的准确性，减小海流速度计算的误差。

Description

LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法
技术领域
本发明涉及海流观测技术领域，尤其是涉及一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法。
背景技术
通过LADCP(Lowered Acoustic Doppler Current Profiler，下放式声学多普勒海流剖面仪)计算海流速度的相关技术中，LADCP通常与CTD(Conductivity-Temperature-Depth profiler，温盐深仪)捆绑在一起，并与CTD水下单元一起升降，以一定的速度从海表下放到海底，再从海底提升到海面，从而获得一系列的单个流速小剖面。这些流速小剖面需要经过后期资料处理，重叠计算以获得整个测量深度上的流速剖面。
单个剖面流速测量的是海水相对LADCP仪器的速度，要得到海水绝对速度，就必须获得LADCP的运动速度。LADCP由于会随着船体和水流在水中移动，LADCP的运动速度难以给定。现有的方案是依据作业期间的船速、或者近底层底跟踪部分的LADCP速度、或者上层船载LADCP测量的速度等为LADCP的运动速度计算提供参考速度。现有LADCP的运动速度的计算方法存在一定误差，因此不能准确的、客观的给出LADCP的运动速度。
现有的海流速度计算方案，通常通过LADCP计算海流速度，但是LADCP的运动速度无法准确给定，导致海流速度计算误差较大，并不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法，以准确给定LADCP的运动速度，提高海流速度计算的准确性，减小海流速度计算的误差。
第一方面，本发明实施例提供了一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法，包括：获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和LADCP采集的海流数据；剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据；根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度；根据LADCP的运动速度和海流数据计算绝对海流速度。
在本发明较佳的实施例中，上述剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据的步骤，包括：剔除位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据；剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据；剔除位置轨迹数据中不在预设的置信区间内的数据；对位置轨迹数据进行平滑滤波。
在本发明较佳的实施例中，上述剔除位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据的步骤，包括：剔除位置轨迹数据中横坐标不在预设的横坐标区域范围内的数据；或者，剔除位置轨迹数据中纵坐标不在预设的纵坐标区域范围内的数据。
在本发明较佳的实施例中，上述剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据的步骤，包括：剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的横坐标间隔大于预设横坐标间隔的数据；或者，剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的纵坐标间隔大于预设纵坐标间隔的数据。
在本发明较佳的实施例中，上述根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正的步骤，包括：根据底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据确定拟合曲线；根据拟合曲线对位置轨迹数据进行方位角修正。
在本发明较佳的实施例中，上述根据底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据确定拟合曲线的步骤，包括：确定底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据的方位角偏差；对方位角偏差进行线性拟合，确定拟合曲线。
在本发明较佳的实施例中，上述方法还包括：通过以下算式根据各个深度层±(m×H0)内的绝对海流速度计算各深度层平均海流速度：
Figure BDA0002117608580000031
其中，V为平均海流速度；n为各深度层±(m×H0)内海流层的个数，Vti为第i个海流层的绝对海流速度，H0为LADCP观测设置的海流观测层间隔，±(m×H0)为参与各深度层平均海流计算的海流层数据上下限范围。
第二方面，本发明实施例还提供一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理装置，包括：数据获取模块，用于获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和LADCP采集的海流数据；质量控制模块，用于剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据；方位角修正模块，用于根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度；海流速度模块，用于根据LADCP的运动速度和海流数据计算绝对海流速度。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的步骤。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法，在剔除掉USBL采集的位置轨迹数据中的异常跳点数据后，采用底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度，并根据LADCP的运动速度和LADCP采集的海流数据计算绝对海流速度，可以准确给定LADCP的运动速度，提高海流速度计算的准确性，减小海流速度计算的误差。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种LADCP与USBL组合放置的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种位置轨迹数据的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种USBL测量的位置轨迹质量控制结果示意图；
图6为本发明实施例提供的一种近底部LADCP运动速度与LADCP底跟踪测量的运动速度的比较图；
图7为本发明实施例提供的一种整个深度剖面内的绝对海流分布示意图；
图8为本发明实施例提供的一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理装置的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
目前，通过LADCP测量海流速度的方法中，通常通过LADCP计算海流速度，但是LADCP的运动速度难以给定。现有的方案是依据作业期间的船速、或者近底层底跟踪部分的LADCP速度、或者上层船载LADCP测量的速度等为LADCP的运动速度计算提供参考速度。现有LADCP的运动速度的计算方法存在一定误差，因此不能准确的、客观的给出LADCP的运动速度。因此，LADCP的运动速度无法准确给定，导致海流速度计算误差较大，并不准确。基于此，本发明实施例提供的一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法，该技术应用于通过LADCP计算海流速度，尤其可以适用于将USBL与LADCP组合计算海流速度。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法进行详细介绍，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和LADCP采集的海流数据。
LADCP是20世纪90年代出现的新的海流剖面测量方式,是把特制的ADCP(AcousticDoppler Current Profiler，声学多普勒海流剖面仪)用绞车按一定的速度下放到海底并回收到海面，在下放和回收中不断测量海流剖面，经数据反演获得全深度剖面上的海流速度。USBL是一种水下定位技术，可以为水下调查设备提供精确的定位信息。底跟踪技术是指LADCP通过接收和处理由河底或海底的回波信号跟踪河底的运动。位置轨迹数据是指LADCP的位置轨迹随时间移动的数据，海流数据是指观测海流的相关数据，用于计算海流速度。底跟踪数据是指LADCP通过底跟踪技术获得的数据。
步骤S104，剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据。
异常跳点数据是指位置轨迹数据中LADCP存在明显误差或错误的数据。异常的原因是随机的,有诸多因素,可能是仪器,也可能是环境等。剔除异常跳点数据也称作质量控制。通过质量控制，可以获得LADCP的运动速度的大小。
步骤S106，根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度。
方位角修正是指近底层位置轨迹数据的方位角和LADCP底跟踪的仪器运动速度之间的方位角存在偏差进行修正的方法。通过方位角修正，可以获得LADCP的运动速度的方向。结合质量控制，就可以确定LADCP的运动速度。
步骤S108，根据LADCP的运动速度和海流数据计算绝对海流速度。
通过步骤S102-S106，获得了LADCP的运动速度，再结合LADCP测量的海流数据，就可以准确地计算得到绝对海流速度。
本发明实施例提供的一种在剔除掉USBL采集的位置轨迹数据中的异常跳点数据后，采用底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度，并根据LADCP的运动速度和LADCP采集的海流数据计算绝对海流速度，可以准确给定LADCP的运动速度，提高海流速度计算的准确性，减小海流速度计算的误差。
本发明实施例还提供另一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法；该方法在上述实施例方法的基础上实现；该方法重点描述剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据的具体实现方式。
如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤S202，获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和LADCP采集的海流数据。
USBL确定水下目标位置是通过测量信号的到达方位和距离来定位的，而测量任务是通过测量信号到达接收基阵阵元之间的相位差来实现的。USBL系统的主要部件包括换能器基阵与水下应答器。换能器基阵由一个发射换能器基元和4个接收换能器基元构成。USBL系统发射基元发射声信号，当水下应答器在接收到发射基元信号后，会发射应答信号，基阵的4个接收基元接收应答信号。通过测量水下应答器到换能器基阵的声波传播时间来计算目标的斜距，通过测量从目标到达基阵各水听器的声波相位差来计算目标的俯仰角和方位角，从而确定目标相对于换能器基阵的相对位置。再结合外部GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)、姿态传感器和罗经提供的位置、姿态和艏向，进而计算水下应答器在水下的坐标。
参见图3所示的一种LADCP与USBL组合放置的示意图，换能器基阵安装在船底，水下应答器安装在LADCP仪器所在的支撑钢架上端。作业过程中，USBL的水下应答器跟着LADCP一起在海水中升降运动，随着仪器的移动而运动，它与固定在船底的换能器基阵遥相呼应，得到不同时刻的LADCP的位置轨迹数据。通过该装置得到1组下放到海底的USBL和LADCP组合测量的位置信息和海流数据，且LADCP带有底跟踪数据。这组数据所在测站位于太平洋赤道附近，所得USBL数据的时间间隔是1.95s。
位置轨迹数据可以参见图4所示的一种位置轨迹数据的示意图，其中图4中的每一个点代表LADCP的位置轨迹。较大的点代表船体在作业区间所处的位置，横坐标和纵坐标分别代表运动区域的范围值。
步骤S204，剔除位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据。
从图4中可以看出，明显有一些点不规律，存在误差或者错误，需要被剔除，剔除的过程即是质量控制。
具体的限定方法可以参照以下步骤执行：
(1)剔除位置轨迹数据中横坐标不在预设的横坐标区域范围内的数据；或者，(2)剔除位置轨迹数据中纵坐标不在预设的纵坐标范围内的数据。
设该测站LADCP海流观测中，USBL获得的测量时间、仪器所在的经向位置值和纬向位置值分别记为ti、xi、yi，其中i为该站观测的时间序列，且i＝1，2，3，…n。首先绘制出作业观测期间，USBL的位置轨迹数据图，据此给出作业期间USBL的预设的区域范围值(-163.7626>X>-163.7645,0.0030<y<0.0038)。在该范围外的数据剔除，据此完成USBL声学应答器定位的跳点数据的初步剔除。
步骤S206，剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据。
步骤S204不能控制小范围内的轨迹数据跳点异常。对于间隔也要进行限定，也就是范围控制，具体的限定方法可以参照以下步骤执行：
(1)剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的横坐标间隔大于预设横坐标间隔的数据；或者，(2)剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的纵坐标间隔大于预设纵坐标间隔的数据。
参照该站1.95s的USBL运动间隔和其测量的两点间距离的统计值，假定USBL水下运动界限值为4.65m/s，则对横坐标间隔范围和纵坐标间隔范围做出以下限定：
Figure BDA0002117608580000081
通过上述对USBL轨迹路径进行控制，超出的记为异常跳点，并给予剔除，剔除的结果参见图5所示的一种USBL测量的位置轨迹质量控制结果示意图的左图。
步骤S208，剔除位置轨迹数据中不在预设的置信区间内的数据。
步骤S204和步骤S206之后，仍然会存在个别极大值，虽然USBL测的轨迹数据看似正常，但在计算LADCP运动速度时，又把轨迹位置数据转换为速度值，这样会把其中隐藏的一些较小的异常值给放大。为此，从USBL测量的LADCP运动速度的角度出发，对轨迹数据进行了另外的质量控制，也就是置信区间控制。
计算该观测期间USBL的运动速度：
Figure BDA0002117608580000091
其中，Uei为第i时的USBL的东西向运动速度，Uni为第i时的USBL的南北向运动速度，Ti为第i时的实际观测时间。
这里，取95％的置信水平，则在置信区间内，有：
Figure BDA0002117608580000092
其中，
Figure BDA0002117608580000093
为USBL的东西向平均运动速度，
Figure BDA0002117608580000094
为USBL的东西向运动速度的标准误差；
Figure BDA0002117608580000095
为USBL的南北向平均运动速度，
Figure BDA0002117608580000096
为USBL的南北向运动速度的标准误差。根据公式(3)进行数据取舍，保证样本的均值会落在总体平均值2个标准差的范围内，依据95％置信水平的USBL测量的LADCP运动速度置信区间进行数据取舍，舍去639条数据，其保留的轨迹结果见图5的右图。
步骤S210，对位置轨迹数据进行平滑滤波。
该测站LADCP带有底跟踪数据，有底跟踪数据的时间长达8分钟，底部停留时间约2分钟，所以这里选取了与有底跟踪数据相匹配时间段内的LADCP运动速度进行了两者的比对。
USBL的水下应答器水平距离换能器基阵越远，其定位平均误差越大，当水平距离为100米时其误差约为10米。为了消除其中的定位误差，这里对近底的参考速度和底跟踪速度分别进行了平滑滤波。底跟踪速度数据时间间隔是1.04s，LADCP运动速度数据时间间隔是1.95s，底跟踪速度则采用了2分钟的滑动平均平滑滤波，LADCP运动速度采用4分钟的滑动平均平滑滤波，滤波时分别对其东西向、南北向速度分量进行。同时，考虑到USBL的误差来源来自于测距误差和测向误差，把滤波后的运动速度、底跟踪速度又分别转变为速度和方位角2个分量，参见图6所示的一种近底部LADCP运动速度与LADCP底跟踪测量的运动速度的比较图。图6中左图为仪器速度分布，右图为仪器运动角度分布。其中，线1表示底跟踪测量的速度，线2表示USBL测量的仪器运动速度值；线3是底跟踪测量的方位角，线4表示USBL测量的仪器运动方位角，线5表示底跟踪方位角与USBL测量的仪器运动方位角间的偏差，线6是该偏差的拟合直线，线7是修正后的仪器运动方位角；方框表示仪器底部停留期间。
步骤S212，根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度。
如图6所示，因为方位角偏差较大，因此需要对方位角进行修正，具体的修正方法，可以通过以下步骤执行：
(1)根据底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据确定拟合曲线。
具体来说，确定拟合曲线的步骤分为：1)确定底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据的方位角偏差。2)对方位角偏差进行线性拟合，确定拟合曲线。对前面滤波后的近底层USBL测量的和LADCP底跟踪的仪器运动速度之间的方位角进行偏差计算，得到两者的方位角偏差。该偏差值呈倾斜变化，我们对该方向角偏差值进行线性拟合。首先寻找距离较远的2点计算确定其斜率为-42259.0451，之后再确定斜距为-2.1736，得到拟合直线：
ΔJi＝-42259.0451×(ti-845.3683)-2.1736(4)
之后，依据该拟合曲线计算得到不同时刻的方位角偏差ΔJi，则USBL测量的近底层的LADCP运动速度的方位角加上拟合曲线计算得到的方位角偏差ΔJi，就得到修正后的方位角值。修正后的结果与底跟踪测量的LADCP运动速度方位角吻合比较好，不论变化趋势还是量值都特别接近。为此，统计了其修正前后的LADCP运动速度平均值和均方差，见表1。
表1近底层USBL测量和LADCP底跟踪的仪器运动速度的速度值和方位角结果比较表
Figure BDA0002117608580000111
由表1可见，由USBL测量的仪器运动速度方位角量值修正后的平均值在近底层与LADCP自带的底跟踪测的结果很接近，一个是191.6203°，一个是191.4834°，两者仅相差了0.14°。并且其相应的均方差也有明显的变化，修正后的USBL测量的方位角与LADCP底跟踪数据的均方差一个13.2384°，一个15.2696°，两者差别也很小。不论是修正后的平均值还是均方差都远远好于未修正前的结果。修正后的结果与LADCP底跟踪数据尤其接近，这说明此种修正方法应用在这里是可行的。
另外，由USBL测量的仪器运动速度的速度量值平均值在近底层与LADCP自带的底跟踪数据也是特别接近，一个是0.067m/s，一个是0.066m/s，总体基本相等，而且两者的均方差也都比较小，约0.016m/s。
(2)根据拟合曲线对整个深度剖面的位置轨迹数据进行方位角修正。
依据近底层USBL测量的仪器运动速度方位角修正方案，对整个深度剖面的USBL测量的仪器运动速度数据进行方位角修正。
之后，依据修正后的USBL测量的仪器运动速度方位角和原来的速度值计算得到新的东西向、南北向仪器运动速度，继而进行时间插值,得到时间分辨率更高的LADCP运动的仪器运动速度VRt。
步骤S214，根据LADCP的运动速度和海流数据计算绝对海流速度。
对LADCP测量的海流VOt进行常规质量控制；然后，计算各时刻的绝对海流速度Vt：
Vt＝VOt+VRt
除此以外，还可以进行垂向深度平均的绝对海流计算，也就是计算各深度层上的平均海流速度；依据LADCP观测的海流垂向层数间隔(H0)设置，垂向取各深度层±(5×H0)内的Vt平均计算得到从海表到海底的各深度层上的绝对海流速度。
通过以下算式根据各个深度层±(5×H0)内的绝对海流速度计算各个深度层上的平均绝对海流速度：
Figure BDA0002117608580000121
其中，V为平均海流速度；n为该深度层±(5×H0)内的海流层的个数，Vti为第i个海流层的绝对海流速度。
计算确定各深度层的绝对海流速度之后，还可以对其进行验证。采用近底的USBL数据方位角修正方案修正了整个深度剖面上的USBL数据,之后与LADCP数据衔接计算得到整个剖面的绝对海流数据，见图7所示的一种整个深度剖面内的绝对海流分布示意图。该修正后结果与未修正方位角计算得到的结果比较，从表层至深层均存在着明显的差异。
图7中，左图为东西向绝对海流，右图为南北向绝对海流。其中线1是未修正USBL测量方位角得到的，线2是修正USBL测量方位角得到的，线3是走航ADCP测量的；线4是未修正USBL测量方位角得到的，线5是修正USBL测量方位角得到的，线6是走航ADCP测量的。
从表2得知，在近底层，修正后的USBL和LADCP的绝对海流计算结果与LADCP底跟踪的结果比较，修正方位角后的USBL数据计算的绝对海流其速度值与底跟踪的量值比较，无论是平均值还是均方差都比较一致，只在毫米量阶上存在差别，且差别不大。两者的方位角比较，其方位角平均值基本一致，相差在10°内；两者的均方差基本接近，都小于10°。显然本方法计算的绝对海流结果在近底层很接近LADCP底跟踪的观测结果。
表2本方法计算的绝对海流与底跟踪直接得到的结果比较
Figure BDA0002117608580000131
为了进一步验证本方法得到的绝对海流的真实性，这里使用该站停船作业期间船载ADCP测量得到的3.5小时的上层(<700m)平均海流与其进行比较。依据修正方位角后的USBL测量的仪器运动速度计算的该站上层剖面绝对海流垂向变化态势，与船载ADCP观测得到的平均海流结果特别接近(见图7标示)，其东西向、南北向海流量值大小与船载ADCP结果吻合很好。由此可见，本文采用的USBL与LADCP组合观测及后期数据处理方法，能够真实地表现单站垂向深度剖面的海流分布，很好地解决了LADCP海流观测中缺少仪器运动速度这一难题。
上述方式中，首先剔除位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据；剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据；剔除位置轨迹数据中不在预设的置信区间内的数据；对位置轨迹数据进行平滑滤波。其次，根据底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据确定拟合曲线；根据拟合曲线对位置轨迹数据进行方位角修正。明确了质量控制方法和方位角修正方法的流程，可以准确给定LADCP的运动速度，提高海流速度计算的准确性，减小海流速度计算的误差。
需要说明的是，上述各方法实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理装置，应用于电子设备，如图8所示，该装置包括：
数据获取模块81，用于获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和LADCP采集的海流数据；
质量控制模块82，用于剔除位置轨迹数据中的异常跳点数据；
方位角修正模块83，用于根据底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度；
海流速度模块84，用于根据LADCP的运动速度和海流数据计算绝对海流速度。
本发明实施例提供的一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理装置，在剔除掉USBL采集的位置轨迹数据中的异常跳点数据后，采用底跟踪数据对位置轨迹数据进行方位角修正，确定LADCP的运动速度，并根据LADCP的运动速度和LADCP采集的海流数据计算绝对海流速度，可以准确给定LADCP的运动速度，提高海流速度计算的准确性，减小海流速度计算的误差。
在一些实施例中，质量控制模块，用于：剔除位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据；剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据；剔除位置轨迹数据中不在预设的置信区间内的数据；对位置轨迹数据进行平滑滤波。
在一些实施例中，质量控制模块，用于：剔除位置轨迹数据中横坐标不在预设的横坐标区域范围内的数据；或者，剔除位置轨迹数据中纵坐标不在预设的纵坐标区域范围内的数据。
在一些实施例中，质量控制模块，用于：剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的横坐标间隔大于预设横坐标间隔的数据；或者，剔除位置轨迹数据中相邻的两个数据的纵坐标间隔大于预设纵坐标间隔的数据。
在一些实施例中，方位角修正模块，用于：根据底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据确定拟合曲线；根据拟合曲线对位置轨迹数据进行方位角修正。
在一些实施例中，方位角修正模块，用于：确定底跟踪数据和近底层的位置轨迹数据的方位角偏差；对方位角偏差进行线性拟合，确定拟合曲线。
在一些实施例中，上述装置，还用于：通过以下算式根据各个深度层±(m×H0)内的绝对海流速度计算各深度层上的平均绝对海流速度：
Figure BDA0002117608580000151
其中，V为各深度层上的平均海流速度；n为各深度层±(m×H0)内的海流层的个数，Vti为第i个海流层的绝对海流速度，H0为LADCP观测设置的海流观测层间隔，±(m×H0)为参与各深度层平均海流计算的海流层数据上下限范围。
本发明实施例提供的LADCP与USBL组合观测及数据资料处理装置，与上述实施例提供的LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种电子设备，用于运行上述LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法；参见图9所示，该电子设备包括存储器100和处理器101，其中，存储器100用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器101执行，以实现上述LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法。
进一步地，图9所示的电子设备还包括总线102和通信接口103，处理器101、通信接口103和存储器100通过总线102连接。
其中，存储器100可能包含高速随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器100，处理器101读取存储器100中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述人机交互方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和/或电子设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法，其特征在于，包括：
获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和所述LADCP采集的海流数据；
剔除所述位置轨迹数据中的异常跳点数据；
根据所述底跟踪数据对所述位置轨迹数据进行方位角修正，确定所述LADCP的运动速度；
根据所述LADCP的运动速度和所述海流数据计算绝对海流速度；
根据所述底跟踪数据对所述位置轨迹数据进行方位角修正的步骤，包括：
根据所述底跟踪数据和近底层的所述位置轨迹数据确定拟合曲线；
根据所述拟合曲线对所述位置轨迹数据进行方位角修正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，剔除所述位置轨迹数据中的异常跳点数据的步骤，包括：
剔除所述位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据；
剔除所述位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据；
剔除所述位置轨迹数据中不在预设的置信区间内的数据；
对所述位置轨迹数据进行平滑滤波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，剔除所述位置轨迹数据中不在预设的区域范围内的数据的步骤，包括：
剔除所述位置轨迹数据中横坐标不在预设的横坐标区域范围内的数据；
或者，剔除所述位置轨迹数据中纵坐标不在预设的纵坐标区域范围内的数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，剔除所述位置轨迹数据中相邻的两个数据的间隔大于预设间隔的数据的步骤，包括：
剔除所述位置轨迹数据中相邻的两个数据的横坐标间隔大于预设横坐标间隔的数据；
或者，剔除所述位置轨迹数据中相邻的两个数据的纵坐标间隔大于预设纵坐标间隔的数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述底跟踪数据和近底层的所述位置轨迹数据确定拟合曲线的步骤，包括：
确定所述底跟踪数据和近底层的所述位置轨迹数据的方位角偏差；
对所述方位角偏差进行线性拟合，确定拟合曲线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过以下算式根据各个深度层±(m×H0)内的绝对海流速度计算各深度层平均海流速度：
Figure FDA0002359994430000021
其中，V为所述平均海流速度；n为各深度层±(m×H0)内海流层的个数，Vti为第i个海流层的绝对海流速度，H0为LADCP观测设置的海流观测层间隔，±(m×H0)为参与各深度层平均海流计算的海流层数据上下限范围。
7.一种LADCP与USBL组合观测及数据资料处理装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取LADCP的底跟踪数据、USBL采集的位置轨迹数据和所述LADCP采集的海流数据；
质量控制模块，用于剔除所述位置轨迹数据中的异常跳点数据；
方位角修正模块，用于根据所述底跟踪数据对所述位置轨迹数据进行方位角修正，确定所述LADCP的运动速度；
海流速度模块，用于根据所述LADCP的运动速度和所述海流数据计算绝对海流速度；
方位角修正模块，用于根据所述底跟踪数据和近底层的所述位置轨迹数据确定拟合曲线；根据所述拟合曲线对所述位置轨迹数据进行方位角修正。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至6任一项所述的LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，所述计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至6任一项所述的LADCP与USBL组合观测及数据资料处理方法的步骤。
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Assignee: Beijing Laolei marine instrument Co.,Ltd.

Assignor: FIRST INSTITUTE OF OCEANOGRAPHY, MNR

Contract record no.: X2022990000777

Denomination of invention: LADCP and USBL combined observation and data processing method

Granted publication date: 20200313

License type: Common License

Record date: 20221011