[发明专利]一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的装置和方法

权利要求书

1.一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的装置，其特征在于，包括： 

水文参数测量仪，探头安装于AUV壳体外部，连接控制计算机，用于实时测量AUV所处位置的水文数据； 

供电控制开关，接收控制计算机送来的供电控制信号，连接水文参数测量仪的电源，用于控制水文参数测量仪的通断； 

控制计算机，安装于AUV壳体内部，与水文参数测量仪通过数据通信线缆相连，通过该线缆实时采集和记录水文参数测量仪输出的测量数据，用于自动计算海水水文参数跃变层深度范围。 

2.根据权利要求1所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的装置，其特征在于，所述水文参数测量仪为温盐深测量仪，用于实时测量AUV所处位置的盐度、电导率、温度、深度、压强和声速。 

3.根据权利要求1所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的装置，其特征在于，所述水文参数测量仪为声速测量仪，用于实时测量AUV所处位置的声速、深度和压强。 

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的装置，其特征在于，所述水文参数测量仪的数据测量周期在0.01秒至2秒之间。 

5.根据权利要求1所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的装置，其特征在于，所述控制计算机按固定周期采集数据，周期在0.2秒～2秒之间。 

6.一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

在AUV即将执行自动检测海洋水文参数跃变层特征任务时，控制计算机向供电控制开关发送水文参数测量仪通电信号； 

水文参数测量仪开始工作后，AUV下潜，直到预定的最大深度，在AUV下潜过程中，控制计算机实时采集并记录水文参数测量仪输出的水文参数测量数据； 

当AUV达到最大深度时，控制计算机向供电控制开关发送水文参数测量仪断电信号，水文参数测量仪停止工作；同时，控制计算机在记录的水文参数测量数据尾部标出测量结束标志； 

控制计算机根据记录的水文参数测量数据，计算水文参数跃变层特征，输出计算结果。跃变层存在与否、跃变层数量、各个跃变层深度边界和跃变层厚度。 

7.根据权利要求6所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的方法，其特征在于，所述计算水文参数跃变层特征的计算方法包括以下三个步骤： 

（1）判定有无跃变层：通过求取最大梯度值，并与垂直梯度法中的固定阈值比较，如果最大梯度值大于固定阈值，则存在跃层。 

（2）检测跃变层分布：通过平均梯度值法检测跃变层分布。 

（3）进行跃变层的剔除与合并。 

8.根据权利要求7所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的方法，其特征在于，所述步骤（1）具体为： 

如果G_max>=Thr，则存在跃变层；否则，不存在；其中Thr=0.1，G_max通过以下方法求得 

G_max=max{G_k} 

其中，G表示梯度值，T表示水文参数数据，属于温度、电导率、声速、盐度参数中的任意一种参数，z表示采样深度值，k和k-1表示第k次，第k-1次采样。 

9.根据权利要求7所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的方法，其特征在于，所述步骤（2）具有判断进入和退出跃变层的功能，具体为： 

检测前，跃变层数量m=0，梯度值数量为N，进入和退出跃变层标志为bstate，其中bstate=1表示进入跃变层，bstate=0表示退出跃变层，初始值为0； 

检测过程中，直到数据结束，一直执行以下操作： 

如果且bstate=0，则m=m+1，bstate=1，记录跃变层m的当前深度zk； 

如果且bstate=1，则bstate=0，停止记录当前深度zk； 

那么，当前跃变层m的上边界为跃变层m的最小深度值，当前跃变层m的下边界为跃变层m的最大深度值。 

10.根据权利要求7所述的一种用AUV检测海洋水文参数跃变层特征的方法，其特征在于，所述步骤（3）具体为：如果当前跃变层厚度小于8m，并且距离其它跃层小于5m，则删除当前跃变层；如果相邻两个跃变层之间的距离小于5m，则将这两个跃变层合并成一个跃变层。