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区域海水声速异常模型初步研究

作　者: 徐寿志
导　师: 程鹏飞；蔡艳辉
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 海水声速模型标准温度模型海水盐度声速经验公式 Argo浮标
分类号: P733.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

“十五”期间,在国家863计划支持下,由中国测绘科学研究院和中国船舶重工集团公司成功研制我国第一套水下GPS定位系统。并在“十一五”期间两单位又合作攻关完成了水下多目标高精度定位的关键技术。在此基础上,又提出了适用于水下精密定位的全球海水声速场模型。水声信号是水声定位的基本测量信号,水声传播速度在水下定位系统工作中作为已知数据,因此,如果声速存在误差,将会导致水声距离测量出现误差,定位结果将出现系统误差,甚至导致系统不能定位。同时,海洋声速梯度的存在使得声线发生弯曲,如果不能准确的确定海水声速梯度,就不可能准确的确定声线。因此,海洋声速是实现高精度水下定位的关键问题。由于海水声速存在分层现象,一般的定位都是通过海水的平均声速进行的,如何通过函数拟合出海水的声速模型是能否实现精密定位的关键。本文主要做了以下工作:1.海水声速模型区域海水声速可以表示成海水温度、盐度、压力的函数,通过建立区域的标准温度模型和插值全球海水表面的盐度得到区域的声速模型,并拟合了盐度的垂直梯度函数。2.Argo浮标数据的提取目前Argo数据以每年10万个文件的速度增长,如何有效提取海量数据文件信息是比较重要的技术。并通过Argo浮标信息的提取研究了全球海洋表面洋流的流向和流速问题。3.垂直声速梯度函数拟合利用Argo浮标数据,根据声速经验公式得到海水的实际垂直声速梯度,并对各种声速经验公式进行了比较。利用三次样条对声速梯度进行插值得到插值函数并分析了插值精度。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-16
  1.1 引言  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 我国的研究现状  12-13
    1.2.2 国外的研究现状  13-14
  1.3 大尺度海洋声速模型  14
  1.4 问题的提出  14
  1.5 本文研究的意义  14-15
  1.6 本文研究的主要内容  15-16
2 差分GPS 水下定位系统  16-28
  2.1 差分水下GPS 定位系统工作原理  16-17
  2.2 差分GPS 水下定位系统的定位模型  17-25
    2.2.1 双曲线定位模型  17-19
    2.2.2 基于射线跟踪声学法定位  19-25
  2.3 差分GPS 水下定位系统误差来源  25-28
    2.3.1 浮标的位置误差  26
    2.3.2 浮标的时间测量误差  26
    2.3.3 水下声速的测量误差  26-28
3 海水声速模型  28-40
  3.1 标准温度模型  30-35
    3.1.1 到达地球上界的太阳辐射  31-32
    3.1.2 地面辐射与大气逆辐射  32-33
    3.1.3 标准温度模型的异常分析  33-35
  3.2 海水盐度  35-39
    3.2.1 全球表面盐度  35-37
    3.2.2 海水盐度垂直梯度模型  37-39
  3.3 海水压力  39-40
4 基于Argo 浮标数据的应用  40-51
  4.1 Argo 浮标  40-42
    4.1.1 Argo 浮标计划  40-41
    4.1.2 Argo 浮标的工作原理  41
    4.1.3 浮标数据文件  41-42
  4.2 声速经验公式  42-45
  4.3 实际数据计算  45
  4.4 垂直声速梯度的三次样条函数插值  45-46
  4.5 基于Argo 浮标的表层洋流研究  46-51
    4.5.1 表层洋流的方向计算  46-47
    4.5.2 表层洋流流速计算  47-48
    4.5.3 浮标信息的提取  48
    4.5.4 洋流方向和流速显示  48-50
    4.5.5 与现有资料的比较  50-51
5 结论与展望  51-53
参考文献  53-56
作者简历  56-59
附录  59-60

区域海水声速异常模型初步研究

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