[發(fā)明專利]一種基于圓環(huán)窗口的數(shù)字水深模型可導航能力評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110509374.6
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113252072B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 賈帥東;張立華;董箭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍大連艦艇學院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于圓環(huán)窗口的數(shù)字水深模型可導航能力評估方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S1：選取研究區(qū)域Φ，并在研究區(qū)域Φ中選取理論深度基準面上的任意位置為O；過O點作垂線，與數(shù)字水深模型面相交于點C；

設O點的水平位置坐標為(x_O,y_O)，研究區(qū)域Φ的數(shù)字水深模型為z＝f(x,y)，則C點的坐標(x_C,y_C,z_C)為：

步驟S2：根據(jù)給定的銳角α和線段OC構(gòu)建三角形OCB；其中，由O點、C點的坐標及線段OC和線段OB的夾角α，得到B點的坐標(x_B,y_B,z_B)為：

x_B＝x_C+|z_C-z_O|×tan(α)

y_B＝y(tǒng)_C

z_B＝z_C

步驟S3：將以線段OC為軸，將三角形OCB旋轉(zhuǎn)360°得到圓錐Δ，圓錐Δ與數(shù)字水深模型面相交，得到局部數(shù)字水深模型面Γ；

步驟S4：在局部數(shù)字水深模型面Γ中選取水深最淺點O′，過O′作水平面F，水平面F與局部數(shù)字水深模型Γ相交構(gòu)成圓環(huán)Θ；

步驟S5：將圓環(huán)Θ離散化，獲得n個水平位置點(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_n,y_n)，構(gòu)成水平位置點序列POS；

步驟S6：記錄位置點序列POS中各水平位置點(x_j,y_j)處的水深值h_j，構(gòu)成水深值序列H＝{h₁,h₂,...,h_n}；其中，j＝{1,2,3,…,n}；

步驟S7：以O點為中心，以給定的半徑r為范圍，將水平位置點序列POS進行平移，得到m組水平位置點序列POS_i＝{(x_i,1,y_i,1),(x_i,2,y_i,2),...,(x_i,n,y_i,n)}，并記錄POS_i對應各水平位置點(x_i,j,y_i,j)處的水深值h_i,j′，構(gòu)成m組水深值序列H′_i＝{h′_i,1,h′_i,2,...,h′_i,n}；其中，i＝{1,2,3,…,m}；

步驟S8：計算水深值序列H與水深值序列H′_i的最小均方差σ_min，并將σ_min作為O點的地形可導航能力；所述σ_min的計算公式為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圓環(huán)窗口的數(shù)字水深模型可導航能力評估方法，其特征在于，所述步驟S3具體為：

以線段OC為軸，將三角形OCB旋轉(zhuǎn)360°得到圓錐Δ；圓錐Δ的頂點即為O點，其底面通過底面的邊界線L(R,θ)來表示，其中θ表示線段CM_k與線段CB的夾角，其取值范圍為0～360°；R表示邊界線與C點的距離：

L(R,θ)上任意點M_k的直角坐標(x_k,y_k)為：

x_k＝x_C+R×cos(θ)

y_k＝y(tǒng)_C+R×sin(θ)

此時，求得局部數(shù)字水深模型面Γ為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于圓環(huán)窗口的數(shù)字水深模型可導航能力評估方法，其特征在于，所述步驟S4具體為：

根據(jù)公式在局部數(shù)字水深模型面Γ中選取水深最淺點O′(x′_O,y′_O,z′_O)，過O′作水平面F，水平面F與局部數(shù)字水深模型面Γ相交構(gòu)成圓環(huán)Θ，圓環(huán)Θ上任一點(x_Θ,y_Θ,z_Θ)的坐標為：

x_Θ＝x_C+R″cos(θ)

y_Θ＝y(tǒng)_C+R″sin(θ)

z_Θ＝z′_O

其中，R″表示圓環(huán)半徑，即圓環(huán)Θ上任一點(x_Θ,y_Θ,z_Θ)與線段OC的距離：R″＝|z′_O-z_O|tan(α)。