[发明专利]基于弦截法的初始入射角迭代计算改进方法

权利要求书

1.基于弦截法的初始入射角迭代计算改进方法，其特征在于：包括如下步骤：

S101、确定初始入射角初值

第一次迭代计算：第一个历元的初始入射角初值通过换能器坐标和应答器的概略坐标计算得到，其余历元采用前一个历元计算的初始入射角作为其初始入射角初值；其余迭代计算：采用前一次迭代计算对应历元的初始入射角作为其初始入射角；

S102、设定初始入射角的含根区间

第一次迭代计算：通过水深、船速和采样间隔实验参数确定初始入射角区间水深越深、船速越慢、采样间隔越短，区间越小，本文设置为δ＝0.5°，其余迭代计算：根据应答器坐标改正数确定，改正数越小，区间越小；

S103、构建初始入射角计算模型

推导了水平传播距离与初始入射角的函数关系，并基于声波传播时间利用水平传播距离与初始入射角的函数关系构建初始入射角计算模型；

S104、判断最优解是否在区间内

基于初始入射角计算模型，计算a和b对应的水平传播距离y(a)和y(b)，当y(a)*y(b)≤0时，表示最优解在区间内，转向步骤S105；当y(a)＜0y(b)＜0时，[a,b]＝[a,b]+δ，当y(a)＞0y(b)＞0时，[a,b]＝[a,b]-δ，重复步骤S104；

S105、每一个历元的初始入射角迭代计算

采用弦截法迭代公式计算初始入射角并直接更新含根区间的左端点，当时，输出初始入射角否则，重复步骤S105，其中，和分别为第k和k+1次迭代计算的初始入射角，ε为初始入射角阈值；

S106、无需计算初始入射角

当应答器坐标改正数小于一定阈值α时，无需迭代计算初始入射角，采用上一次迭代计算的初始入射角直接定位解算。

2.根据权利要求1所述的基于弦截法的初始入射角迭代计算改进方法，其特征在于：所述步骤S102中δ取值时的参数为：水深1000m，船速5节，采样间隔8s。

3.根据权利要求1所述的基于弦截法的初始入射角迭代计算改进方法，其特征在于：所述步骤S103中构建出生入射角计算模型是在弦截法的基础上采用水平传播距离和初始入射角构建初始入射角计算模型，需先确定水平传播距离与初始入射角函数的单调性，由可得：

式中，Δy_i、cosθ_i、cosθ_i+1和tanθ₀都大于0，所以大于0，因此水平传播距离与初始入射角的函数单调递增；

初始入射角计算模型：

式中，y⁰为换能器和应答器坐标计算的水平距离，θ_i和θ_i+1分别为第i和i+1层的入射角，p为Snell常数，g_i为第i层的梯度，R_i为第i层的曲率半径，θ₀和C₀分别为初始入射角和表层声速，C_i和C_i+1分别为第i和i+1层的声速，n为声速剖面的层数。

4.根据权利要求1所述的基于弦截法的初始入射角迭代计算改进方法，其特征在于：所述步骤S105中的弦截法迭代公式为：

式中，和分别为第k和k+1次迭代计算的水平距离。

5.根据权利要求1所述的基于弦截法的初始入射角迭代计算改进方法，其特征在于：所述步骤S106中α为坐标改正数阈值β的倍数。