[發明專利]一種艦載機海洋環境譜的編制方法

在審

• 申請號: 201610877872.5
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN107918684A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 金平;楊曉華;楊文鑫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院青島校區;青島蘇試海測檢測技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種艦載機海洋環境譜的編制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定影響艦載機機體結構和機載設備性能指標的海洋腐蝕環境因素；

步驟2：衛星遙感數據的獲取；

步驟3：建立環境參數遙感信息分析系統；

步驟4：通過溫度、濕度、浪高和風場的反演技術獲得海拔零高度時的對應數據；

步驟5：通過大氣溫、濕度的反演，獲得大氣溫濕度數據；

步驟6：編制艦載機海洋環境使用的環境譜。

2.如權利要求1所述的一種艦載機海洋環境譜的編制方法，其特征在于，艦載機常年在海洋游弋，經常遭受高溫、高濕、高鹽分的水蒸氣，飛濺海水和海洋季風雨等惡劣自然環境的襲擊；艦載機主要服役于海洋性自然環境，其壽命期內大部分時間都停放在甲板上，海洋附近的大氣中，由于海浪水沫飛散，使含有鹽分的海水水滴混入大氣，并由海風吹向海岸鄰近地區，使低空大氣中有較多的鹽份，鹽份溶入水膜，生成的Cl-離子是強侵蝕性粒子，促使金屬產生電化腐蝕，尤其是對鋁合金影響較大；氣溫升高會影響腐蝕的反應速度，也影響水膜的停留時間；

在高溫、高濕度的條件下，金屬腐蝕速度會顯著加快；由于金屬的腐蝕存在一個臨界的相對濕度，小于該濕度時金屬結構幾乎不發生腐蝕，當達到臨界相對濕度時，金屬的腐蝕速度才會突然增加，不同金屬或同一金屬在不同環境中的相對濕度臨界值不同；風既對吹干水膜起作用，又能將濕氣、鹽份、污染物吹向結構表面，尤其是艦載機排出的污染物，風向將決定它的煙霧覆蓋的范圍，在煙霧覆蓋下金屬腐蝕嚴重；

但由于船艦航向的不確定性，暫不考慮其作用；根據上述關于環境性質及其對艦載機機載設備和結構“三防”能力的影響確定艦載機使用環境因素為：溫度；濕度；鹽霧，通過求出每一種參數在所關心海域的強度、持續時間、發生頻率及它們的組合作用作為編制艦載機使用環境譜的基礎。

3.如權利要求1所述的一種艦載機海洋環境譜的編制方法，其特征在于，衛星遙感數據的獲取及環境參數遙感信息分析系統包括：海面溫度的反演，海面風場的反演，海浪的反演，大氣溫濕度的反演；

（1）所述海面溫度的反演，衛星遙感器接收的輻射信號包括：海表的熱發射輻射、大氣上行輻射和大氣下行輻射的反射輻射；在（5°N，105°E）至（40°N，145°E）的范圍內需要多景紅外數據才能覆蓋，利用L1B數據反演的海面溫度進行裁切、拼接，獲得每8天一景的平均海面溫度數據，然后輸出圖像；

（2）所述海面風場的反演利用不同視向角的兩個或更多觀測值，使用最大似然估計（a maximum-likelihood estimator (MLE)）方法來計算風矢量值，依據數據質量標志，提取出中國近海每天的沿軌跡各點經過校正的有效風速矢量，根據時間長短，對網格化的數據分別作旬平均、月平均，得到每旬、每月的風速平均值，然后輸出圖像；

所述海浪的反演，利用TOPEX/POSEIDON高度計獲得2年測高數據，依據數據質量標志，提取規定海域每個周期的沿軌跡各點經過校正的有效波高值（單位：米）；將每個周期（10天）內沿軌跡數據作網格化插值，得到規則網格（0.2°×0.2°）數據；兩年一共有72景網格化數據，根據時間長短，對網格化的數據分別作旬、月、季、年平均，得到旬、月、季、年的有效波高平均值，然后輸出圖像；

所述大氣溫濕度的反演，其反演方法分為物理方法、統計-物理方法和統計回歸反演算法；統計回歸反演算法是一種反演大氣溫度、濕度廓線的快速有效的方法，主要原理是在觀測的輻射和反演的大氣廓線之間事先建立統計學關系；

在頻率υ上，晴空條件下大氣頂部接收到的出射輻射是地表和大氣各個層向上輻射的總和，利用衛星遙感數據反演大氣溫、濕度廓線產品垂直分辨率為20 個氣壓層，距地面1000hpa處對應地面高度約為113米，其他高度層的大氣溫、濕度廓線采用線性外推；利用925hpa和1000hpa兩層外推出同一經緯度點所在高度的大氣溫濕度，外推結果的精度需用實測數據驗證；按給定高度層大氣溫濕度的周、旬、月、季、半年、年統計，獲得大氣溫濕度均值。

4.如權利要求1所述的一種艦載機海洋環境譜的編制方法，其特征在于，通過海上環境實際測量，在北緯31度41分、東經121度52分及北緯41度4分東經54度附近海域使用溫濕度檢測儀進行了溫濕度數據的連續測量，獲得了相關區域實際的溫、濕度數據，通過實際數據與反演數據的相對誤差分析，確定溫度的誤差絕在5%以內，而濕度的誤差絕在10%以內。

5. 如權利要求1所述的一種艦載機海洋環境譜的編制方法，其特征在于，海洋環境譜包括溫濕度譜和鹽霧譜；將海洋覆蓋范圍定為：緯度 5°N~40°N，經度 105°E~145°E，面積近200萬平方公里的海域，通過加權模糊聚類分析的方法對該海域進行分類，加權模糊聚類分析方法的步驟如下：（1）地將研究海域劃成4～8類，并找到最優分類數目；（2）給定該海域的溫度、濕度、鹽霧、浪高一定的權值；（3）調用艦載機環境數據庫中海面環境數據；（4）調用加權模糊聚類分析程序進行分類；對于編制環境譜來說應盡可能地收集更多的數據以增加環境譜的可靠性，本發明收集到的遙感衛星數據時間跨度為2年；全海域被聚為四類，這四類區域考慮了溫度、濕度、浪高和風場的綜合影響，同時也考慮了不同年份的影響；在數據處理過程中將每一類的區域坐標進行記錄，再從全海域數據中尋找，從而將幾類區域的數據點精確的表示出來；通過Matlab編程對上述四類的溫、濕度等數據進行處理，以1類區域兩年的溫度數據為例：每天1類區域內有17776個數據點，兩年共有17776×730=12976480個數據點，對這些數據點按溫度和濕度進行選取，編制溫濕度譜；當濕度>90%時，可以合理地認為為鹽霧，編制鹽霧譜；第一類的平均溫度約為25攝氏度，第二類的平均溫度約為29攝氏度，但兩者的鹽度只相差了0.00934 mg/m³，濃度差很小，因此合理的忽略腐蝕對材料的影響，近海岸的大氣鹽度為0.07454mg/m³。