[發(fā)明專利]一種基于最優(yōu)分類和矢量平均的波浪方向浮標主波向計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811504331.3
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109612441B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧志忠;吳鑫;殷庭巍;孫雷;陳世同;黃玉;孟琳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于最優(yōu)分類和矢量平均的波浪方向浮標主波向計算方法，其特征在于，包括：

(1)讀取浮標測量記錄的一組連續(xù)原始數(shù)據(jù)，采用上跨零點法將該組數(shù)據(jù)切分成若干個單個波浪周期，并確定單個波浪周期的總個數(shù)；

(2)計算步驟(1)中每一個單個波浪周期的單個波浪波向；

(2.1)根據(jù)步驟(1)切分好的單個波浪周期，在一個波浪周期內(nèi)，選擇波高數(shù)據(jù)大于0的范圍作為參與計算單個波浪波向的采樣點區(qū)間；

(2.2)對步驟(2.1)確定的采樣點區(qū)間內(nèi)的所有采樣點，計算所有采樣點的瞬時波向；利用浮標測得這些采樣點的瞬時方位角，橫傾角和縱傾角信息，先計算出采樣點瞬時東向斜度和北向斜度，再計算出該采樣點的瞬時波向；

浮標體采樣點瞬時東向斜度的計算公式為：

式中A為方位角，P為橫傾角，R為縱傾角；

浮標體采樣點瞬時北向斜度的計算公式為：

采樣點瞬時波向θ_p的計算公式為：

(2.3)對步驟(2.2)計算得到的采樣點瞬時波向在空間域上進行分類；

(2.3.1)設(shè)置固定夾角為θ_c的扇形作為初試分類區(qū)，統(tǒng)計采樣點瞬時波向值落在0～θ_c區(qū)間的個數(shù)U，其中θ_c取值為90°～180°；

(2.3.2)初試分類區(qū)從0°開始，順時針旋轉(zhuǎn)并保持夾角為θ_c，每旋轉(zhuǎn)1°統(tǒng)計一次該分類區(qū)中采樣點瞬時波向的個數(shù)值U并記錄類中的采樣點瞬時波向值，旋轉(zhuǎn)360°后，得到U₁,...,U₃₆₀；

(2.3.3)從U₁,...,U₃₆₀選出最大值U_M，此最大值U_M所對應(yīng)分類中的采樣點瞬時波向即為分類后的采樣點瞬時波向θ_p1,...,θ_pa，a＝1,2,3...U_M；

(2.4)利用矢量疊加法處理步驟(2.3)獲得的分類后的采樣點瞬時波向，得到瞬時波向北向分量Δθ_N和瞬時波向東向分量Δθ_E，計算出單個波浪波向θ_w；

瞬時波向北向分量Δθ_N的計算公式為：

式中：θ_pa為分類后的第a個采樣點瞬時波向；

瞬時波向東向分量Δθ_E的計算公式為：

單個波浪波向θ_w的計算公式為：

(3)統(tǒng)計步驟(2)中單個波浪波向測量結(jié)果在角度區(qū)間的計數(shù)比例；

(4)選擇步驟(3)中計數(shù)比例值最大的角度區(qū)間的中值作為主波向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于最優(yōu)分類和矢量平均的波浪方向浮標主波向計算方法，其特征在于：所述的步驟(1)中上跨零點法為根據(jù)浮標測得的波高信息，將瞬時波高數(shù)據(jù)由小于0變至大于0的點作為起點，在瞬時波高出現(xiàn)了小于0的情況后，將其后再次波浪上升與零點的相交點作為終點；并將起點與終點之間作為一個單個波浪周期。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于最優(yōu)分類和矢量平均的波浪方向浮標主波向計算方法，其特征在于：所述的步驟(3)具體包括，

(3.1)以22.5°為間隔將360°均勻分成16個角度區(qū)間，以地理正北方位為零度，按照順時針方向來劃分；

(3.2)統(tǒng)計步驟(2)得到的所有單個波浪波向θ_w1…θ_wN在16個角度區(qū)間內(nèi)分別出現(xiàn)的個數(shù)n₁…n₁₆；

(3.3)計算波浪波向在16個角度區(qū)間的計數(shù)比例，計數(shù)比例p_i的計算公式為：

式中：n_i為單個波浪波向在第i個角度區(qū)間出現(xiàn)的個數(shù)，N為波浪周期的總個數(shù)。