【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下探测器领域，具体涉及一种水下探测器航行可达范围预测方法及系统。
技术介绍
1、水下探测器一般用于水下数据的勘探、采集，由于水下航行存在多种不确定因素，水下探测器的航行可达范围无法确定。现有技术多为水上航行状态分析评估，通过将水上船舶等的燃油消耗、海上风浪、水阻等因素进行结合对水上航行状态、航线等进行评估，现有技术如公开号为cn117742346a的专利文献公开的一种船舶的实时航行状态分析及能源消耗控制方法，对水上船舶的航行状态进行评估计算。
2、而水下探测器相比与水上航行设备而言，航行还会受到水下地形的影响，现有技术用于水下探测器的航行可达范围预测存在误差较大的问题，无法为水下探测器的航行可达性提供相对准确的数据支撑。
技术实现思路
1、为了给水下探测器在水下航行的可达性提供相对准确的数据支撑，本专利技术提供了一种水下探测器航行可达范围预测方法及系统，结合海流数据和地形数据，相对准确计算出水下探测器在设定航行条件下的航行可达范围，为研判水下探测器航行可达性提供支持。
2、本专利技术的技术目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种水下探测器航行可达范围预测方法，该方法包括：
4、步骤1、设定水下探测器的航行参数，航行参数包括开始的空间位置、航行深度、航行开始时间、航行总时间、航行初始速度、航行方向；
5、步骤2、根据设定的航行参数，提取标准化海流格网数据的时间分辨率信息和当前位置点的海流数据，海流数据包括海流
6、步骤3、对水下探测器的航行初始速度分解为经向流速和纬向流速，并将分解得到的经向流速和纬向流速与海流速度进行合成，得到合成的速度大小和方向；
7、步骤4、根据设定的航行方向、航行总时间和时间分辨率信息的关系，计算每一个时间分辨率内的可达路程和到达位置点信息，在每一次可达路程计算完成后依据对应的到达位置点信息查询沿可达路径的地形数据；
8、根据地形数据判断可达路径是否触底，触底则调整可达路径的终点并停止计算；
9、步骤5、输出每一个航行方向上的所有时间分辨率内的可达路径和航行总时间下的可达路程圈。
10、进一步地，在步骤2中提取标准化海流格网数据的海流数据时，海流数据为标准化海流格网数据中与当前位置点位置和时间信息相对应的海流数据作为当前位置点的海流数据。
11、进一步地，步骤2中提取标准化海流格网数据的海流数据时，提取标准化海流格网数据中的海流流速最大值，结合时间分辨率信息计算得到最大水域范围，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据。
12、进一步地，最大水域范围计算时：
13、areamax＝2×(max{vcumax,vcvmax}×△t)2；
14、式中，areamax为最大水域范围，vcumax为标准化海流格网数据中的最大纬向流速，vcvmax为标准化海流格网数据中的最大经向流速，△t为时间分辨率信息。
15、进一步地，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据时：
16、
17、式中，vcui为当前位置点的纬向流速，vcvi为当前位置点的经向流速，o为最大水域范围内的标准化海流格网数量。
18、进一步地，在步骤4中计算每一个时间分辨率内的可达路程和到达位置点信息时：
19、si＝vi×△t；i＝1,2,3,...,n；
20、式中，si为第i个时间分辨率内的水下探测器航行的可达路程；vi为合成的速度大小；
21、
22、rloni＝rloni-1+atan2(sinθi×sinδθ×cos(rlati-1),cosθi-sin(rlati-1)×
23、sin(lati))；
24、rlati＝arcsin(sin(rlati-1))×cos(δθ)+cos(rlati-1)×sinδθ×cosθi；
25、
26、vui＝vsu+vcui；
27、vvi＝vsv+vcvi；
28、式中，loni为到达位置点经度，lati为到达位置点纬度；θi为步骤3中合成得到的速度方向；
29、vsu为水下探测器的航行初始速度分解得到的纬向流速，vsv为水下探测器的航行初始速度分解得到的经向流速；vcui为提取标准化海流格网数据中当前位置点的纬向流速，vcvi为提取标准化海流格网数据中当前位置点的经向流速。
30、进一步地，在步骤4中，地形数据为沿航线的每个位置点的深海信息hi集合，深海信息包括位置点经度hlonij、位置点纬度hlatij、位置点地形深度hij,其中i＝1,2,3,...,n，j＝1,2,3,...,m；
31、将深海信息hi集合的地形数据与航行深度hs比较，若hij＞hs，则可达路径未触底；
32、若hij＜hs，则可达路径触底，将位置点经度hlonij、位置点纬度hlatij、位置点地形深度hij作为水下探测器航行可达路径的终点。
33、本专利技术还提供了一种水下探测器航行可达范围预测系统，包括：
34、水下探测器航行能力设定模块，用以设定水下探测器的航行参数；
35、海流数据提取模块，用以根据设定的航行参数，提取标准化海流格网数据的时间分辨率信息和当前位置点的海流数据；
36、地形数据提取模块，用以查询沿可达路径的地形数据；
37、可达路程圈评估模块，用以结合地形数据计算水下探测器航行可达范围。
38、进一步地，海流数据提取模块包括精细海流数据提取模块和快速海流数据提取模块，精细海流数据提取模块和所述快速海流数据提取模块择一运行；
39、精细海流数据提取模块用以根据当前位置点位置和时间信息从标准化海流格网数据中提取对应的海流数据作为当前位置点的海流数据；
40、快速海流数据提取模块用以提取标准化海流格网数据中的海流流速最大值，结合时间分辨率信息计算得到最大水域范围，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据。
41、进一步地，可达路程圈评估模块包括速度合成与分解子模块、可达路径计算子模块、地形阻碍分析子模块以及可达路程范围计算子模块；
42、速度合成与分解子模块用以将水下探测器的航行初始速度分解为经向流速和纬向流速，并将分解得到的经向流速和纬向流速与海流速度进行合成；
43、可达路程范围计算子模块用以计算标准化海流格网数据中每一个时间分辨率内的可达路程和到达位置点信息；
44、地形阻碍分析子模块用以根据地形数据提取模块提取的地形数据判断可达路程范围计算子模块计算的可达路径是否触底，若触底则调整可达路径的终点并停止计算。
45、相比与现有技术，本专利技术的有益效果在于：
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1.一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，在所述步骤2中提取标准化海流格网数据的海流数据时，所述海流数据为标准化海流格网数据中与当前位置点位置和时间信息相对应的海流数据作为当前位置点的海流数据。
3.根据权利要求1所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，所述步骤2中提取标准化海流格网数据的海流数据时，提取标准化海流格网数据中的海流流速最大值，结合时间分辨率信息计算得到最大水域范围，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据。
4.根据权利要3所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，最大水域范围计算时：
5.根据权利要求4所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据时：
6.根据权利要求1所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，在所述步骤4中计算每一个时间分辨率内的可达路程和到达位置点信息
7.根据权利要求6所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，在所述步骤4中，地形数据为沿航线的每个位置点的深海信息Hi集合，所述深海信息包括位置点经度Hlonij、位置点纬度Hlatij、位置点地形深度Hij,其中i＝1,2,3,...,n，j＝1,2,3,...,m；
8.一种水下探测器航行可达范围预测系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种水下探测器航行可达范围预测系统，其特征在于，所述海流数据提取模块包括精细海流数据提取模块和快速海流数据提取模块，所述精细海流数据提取模块和所述快速海流数据提取模块择一运行；
10.根据权利要求9所述的一种水下探测器航行可达范围预测系统，其特征在于，所述可达路程圈评估模块包括速度合成与分解子模块、可达路径计算子模块、地形阻碍分析子模块以及可达路程范围计算子模块；
...【技术特征摘要】
1.一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，在所述步骤2中提取标准化海流格网数据的海流数据时，所述海流数据为标准化海流格网数据中与当前位置点位置和时间信息相对应的海流数据作为当前位置点的海流数据。
3.根据权利要求1所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，所述步骤2中提取标准化海流格网数据的海流数据时，提取标准化海流格网数据中的海流流速最大值，结合时间分辨率信息计算得到最大水域范围，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据。
4.根据权利要3所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，最大水域范围计算时：
5.根据权利要求4所述的一种水下探测器航行可达范围预测方法，其特征在于，提取最大水域范围内所有海流流速数据进行合并得到当前位置点的海流数据时：
6.根据权利要求1所述的一种水下...
【专利技术属性】
技术研发人员：向晨阳，贾作，付佳，王清哲，白晓勇，左杰，段跃，张国强，张鹏益，石文静，
申请(专利权)人：中船航海科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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