[發明專利]一種基于多源數據建立海上遇險目標風漂模型的方法

在審

• 申請號: 201810586811.2
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108875185A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 牟林;朱巋;李健
• 申請（專利權）人: 牟林
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬

本發明公開一種基于多源數據建立海上遇險目標風漂模型的方法，包括：S10，設計海上試驗靶場，組建立體觀測網；S20，在靶場釋放無動力漂浮物，計算其漂移速度。試驗第一時段對漂浮物附近海域動力要素連續跟蹤觀測；S30，同化多源觀測數據，結合數值模擬技術構建海試區域高時空分辨率的海洋氣象及動力數據再分析場，對海上漂浮物的風致漂移速度進行分解；S40，在風漂模型擬合關系式的基礎上，對單位時間步長的漂移物位移進行模擬。引入遺傳算法對擬合的風漂系數進行優化求解；S50，繪制漂浮物風致漂移前進矢量圖，得到海上漂浮物運動特性和海上風壓的關系模型。本發明避免了海試期間對實驗目標的持續跟蹤觀測，有效的降低了試驗難度和成本。

技術領域

本發明涉及海上遇險漂浮物軌跡預測技術領域，具體而言，涉及一種基于多源數據建立海上遇險目標風漂模型的方法。

背景技術

近年來，資源開發、交通運輸等海事活動日益頻繁，海難事故也時常發生。海上安全環境問題已經越來越受到我國的關注。海上遇險漂浮物軌跡預測是海上搜尋與救助決策系統的重要技術支撐，它對我國海洋環境安全保障起著重要作用。建立風漂模型是海上遇險漂浮物軌跡預測的基礎，也是構建漂浮物軌跡預測模型的重要工作之一。

然而，國內針對海上遇險目標建立風漂模型方面的研究還相對較少，并且缺乏相應的技術規范。目前建立風漂模型的試驗數據來源主要來自于海試期間的跟蹤觀測數據，這對試驗人員的操作和體力都提出了極大的考驗，也增大了成本，以致難以獲取長時段、大樣本的試驗數據。而利用直接數值模型輸出的試驗數據又缺乏可靠性。同時國內很多研究構建的風漂模型過于簡單，沒有考慮表面風速和風致漂移的異方向性。眾多因素制約了我國建立完備的常見海上遇險漂浮物風漂模型的數據庫。這對我國海上應急保障、搜尋與救助決策系統應用都會造成一定影響。

發明內容

本發明提供一種基于多源數據建立海上遇險目標風漂模型的方法，其目的在于利用多元方式監測海面風，浪、流等海洋動力環境元素，利用多源數據同化結合數值模擬技術構建漂浮物周邊海洋動力再分析場。在此基礎上，將觀測數據分解后進行回歸分析，分別擬合漂浮物沿風和側風向的風致漂移系數。利用擬合的風致漂移系數對單位時間步長的漂移物位移進行模擬，并與實測位移進行對比，以此對風致漂移系數進一步的修正。同時繪制漂移物前進矢量圖來統計風壓差翻轉系數，高效的建立風漂模型，為海上遇險目標的軌跡預測提供基礎技術支持。

本發明提供一種基于多源數據建立海上遇險目標風漂模型的方法，包括以下步驟：

S10，設計海上試驗靶場，組建試驗區域氣象、海洋動力實時立體觀測網；

S20，在海上靶場釋放無動力漂浮物，通過雙頻GPS接收機實時記錄漂浮物的軌跡，進行算法后處理以獲取精密定位數據來計算其漂移速度。每次試驗第一時段利用調查船舶對漂浮物附近海域的風、浪、流海洋動力要素連續跟蹤觀測；

S30，同化多源觀測數據，結合數值模擬技術構建海試區域高時空分辨率的海洋氣象及動力數據再分析場，并在所述再分析場中對海上漂浮物的風致漂移速度進行分解；

S40，在風漂模型擬合關系式的基礎上，利用線性回歸分析率定風漂系數，根據擬合的風漂系數對單位時間步長的漂移物位移進行模擬。模擬結果與觀測位移進行對比后加以約束形成多參數最優解問題，進而引入遺傳算法對擬合的風漂系數進行優化求解；

S50，繪制漂浮物風致漂移前進矢量圖，將統計的發生風壓差翻轉的頻率作為風壓差翻轉系數，得到海上漂浮物運動特性和海上風壓的關系模型。

進一步地，步驟S10中，海上試驗靶場是利用地波雷達、氣象雷達、浮標、平臺、氣象海洋站等海洋氣象動力觀測設備組建的海試區域實時立體觀測網，靶場具有長時效、大范圍和高時空分辨率的優勢，以彌補調查船舶難以長時段跟蹤觀測的缺陷。