一种基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法
专利汇可以提供一种基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于多波束径向流速测量的非均匀 水 流速度估计方法，该方法包括如下步骤：(1)选取两个非对称测量扇面，并设定标准层厚；(2)分时测量两个扇面的多波束分层径向多普勒；(3)在非对称的两个测量扇面内分别选取两个对应的波束分层测量点，组成一组四波束分层测量点；(4)多波束三维流速合成及坐标转换；(5)重复步骤(3)-(4)获得多组空间三维流速测量点。(6)汇总并绘制出整个测量扇面的高分辨三维流速大小和方向分布。该方法用两次测量扇面内多组非对称四波束分层径向测量结果合成三维流速，并进行了三维流速的坐标转换，实现了空间流场的非均匀水流速度估计。，下面是一种基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法专利的具体信息内容。
1.一种基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选取两个非对称测量扇面，并设定标准层厚；
(2)分时测量两个扇面的多波束分层径向多普勒频偏；
(3)在非对称的两个测量扇面内分别选取两个对应的波束分层测量点，组成一组四波束分层测量点；
(4)多波束三维流速合成及坐标转换；
(5)重复过程3和过程4的步骤得到多组空间三维流速测量点；
(6)汇总并绘制出整个测量扇面的高分辨三维流速大小和方向分布。
2.根据权利要求1所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用如下方法来选取非对称测量扇面及设定标准层厚：
假设两个测量扇面分别为A和B，其与垂直方向的夹角分别为β1和β2，β1和β2可以是任意的非对称分布，同时设定垂直方向与发射脉宽对应层厚为标准层厚Δz。
3.根据权利要求1所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用如下方法分时测量两个扇面的多波束分层径向多普勒：
先控制多波束声纳的米尔斯交叉阵发射倾角为β1的波束，正交接收并进行波束形成，接着按照标准层厚分层计算多普勒频偏，获得测量扇面A的多波束分层径向多普勒测量点{A(i,j),i＝1,2,...,Q,j＝1,2,...,N}，所述Q为波束形成的波束数目，所述N为时间窗分层的层数；
等测量扇面A的回波接收结束后，立刻调整多波束声纳的发射角度为β2，再对测量扇面B正交接收并波束形成，按标准层厚计算多波束分层多普勒频偏测量点{B(i,j),i＝1,
2,...,Q,j＝1,2,...,N}。
4.根据权利要求1所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，在步骤(3)中，采用如下方法在非对称的两个测量扇面内分别选取两个对应的波束分层测量点，组成一组四波束分层测量点：
在测量扇面A中选取同一深度单元层相邻波束的两个测量点A(m,n)和A(m,n+1)，其中1≤m≤Q,1≤n＜N，对应的在测量扇面B中选取同一层相邻的两个测量点B(m,n)和B(m,n+1)，组成一组四波束分层测量点，其中1≤m≤Q,1≤n＜N，为三维流速合成做准备。
5.根据权利要求1所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用如下方法进行多波束三维流速合成及坐标转换：
假定在仪器坐标下的三维流速为Vb，在x、y、z三个方向的分量分别为Vbx、Vby、Vbz；用于合成的径向波束的径向流速列矢量为Vr，包括Vr1、Vr2、Vr3和Vr4分量；
通过坐标系的几何转换可以得到Vb与Vr之间的关系：
其中转换矩阵：
其中α1、α2是测扇面A中选择的两个测量点的波束角，α3、α4是测量扇面B中选择的两个测量点的波束角；β1和β2分别是测量扇面A和B与垂直方向的夹角；
于是利用径向流速Vr合成仪器坐标下的三维流速Vb可由公式计算：
Vb＝(ATA)-1ATVr
接着将仪器坐标转化为大地坐标：定义大地坐标系D，原点与基阵的几何中心一致，三个坐标轴xd、yd与zd分别对应于地理的正北、正东和正下方向。姿态传感器记录了航向角α、纵摇β和横摇角θ；
Vd＝A·B·C·Vb
其中转换矩阵分别为：
6.根据权利要求1所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，在步骤(5)中，选取不同波束分层测量点重复步骤(3)-(4)获得多组空间三维流速测量点，直至遍历完所有的层数和波束数，最终共可得N×(Q-1)组分层波束测量点，并将其合成为三维流速。
7.根据权利要1所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，在步骤(6)中，采用如下的方法汇总并绘制出整个测量扇面的高分辨三维流速大小和方向分布：
将N×(Q-1)个三维流速测量点投影到水平平面，分别计算三维流速在水平平面的流速大小和方向，并据此绘制扇面流速分布图。
8.根据权利要2所述的基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法，其特征在于，选取的β1和β2具有较小的差值。
一种基于多波束径向流速测量的非均匀水流速度估计方法
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