[发明专利]一种基于斜压模态的海上平台内孤立波预警方法

说明书

本发明公开了一种基于斜压模态的海上平台内孤立波预警方法，包括以下步骤：S1、在海上平台所在海域设置水听器和坐底发射换能器，采集实测声压值；S2、对流体动力方程进行求解，得到海上平台海域的斜压模态；S3、根据斜压模态，构建海水声速方程；S4、将海水声速方程进行变换，得到斜压模态幅度与海水声速关系式；S5、根据实测声压值、以及斜压模态幅度与海水声速关系式，采用遗传算法对斜压模态幅度进行求解，得到斜压模态幅度值；S6、根据斜压模态幅度值，对内孤立波进行监控并预警；本发明解决了现有技术监控范围小、监控时间有限，以及漏报或误报的问题。

技术领域

本发明涉及内孤立波预警方法，具体涉及一种基于斜压模态的海上平台内孤立波预警方法。

背景技术

内孤立波是有一种常见的海洋动力学活动，它普遍存在于全球各个海域。与海表面波浪不同，它主要表现为海洋内部密度层的起伏扰动，振幅可达到百米，能量大且不易衰减，对水下结构物作用时间长，对海上平台等结构物的安全造成极大的危害。因此，在海洋工程技术领域内孤立波素有“水下魔鬼”的称呼，南海海域存在大范围，全时段的内孤立波活动现象，东沙附近海域多次发生海洋平台作业设备受到内孤立波作用而故障产生的险情。因此，采取措施对海洋平台附近海域的内孤立波进行监测预警，对于降低内孤立波对于海洋平台的危害是非常有必要的。

目前对于内孤立波的监测方法主要有两种：

1、利用传感器布放在内孤立波通过的水体，进行原位测量。这种方法主要是布放温度、盐度、声速、流速传感器对布放位置海域的水体状态扰动进行测量，进而识别内孤立波。利用传感器布放在内孤立波通过的水体，进行原位测量的方法，虽然能够对测量点通过的内孤立波进行较为准确的测量，但是只能测量传感器布放的位置，如果要进行大面积的覆盖需要大量的设备布放，从时间和设备成本上来说无法实现，难以在海上平台附近海域提供大范围的预警服务。

2、利用合成孔径雷达(SAR)和光学遥感观测的办法对海面状态进行观测，通过根据海面带状波澜等特征进行识别。利用合成孔径雷达(SAR)和光学遥感对海面状态进行观测的方法，虽然可以提供大范围的内孤立波观测结果。但是由于光波、电磁波在水体中衰减很快，这类方法只限于海面观测，对于水下内孤立波的振幅等性质进行推断是不准确的，对于海面特征不明显的内孤立波可能会漏报或误报。同时雷达和光学卫星受到轨道、降雨天气、云层等因素的干扰，很难提供24小时实时的连续预警服务于海上平台。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于斜压模态的海上平台内孤立波预警方法解决了以下技术问题：

1、利用传感器布放在内孤立波通过的水体，进行原位测量的方法存在监测范围小的问题；

2、利用合成孔径雷达(SAR)和光学遥感对海面状态进行观测的方法存在对于海面特征不明显的内孤立波可能会漏报或误报，同时服务时间无法连续的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于斜压模态的海上平台内孤立波预警方法，包括以下步骤：

S1、在海上平台所在海域设置水听器和坐底发射换能器，采集实测声压值；

S2、对流体动力方程进行求解，得到海上平台海域的斜压模态；

S3、根据斜压模态，构建海水声速方程；

S4、将海水声速方程进行变换，得到斜压模态幅度与海水声速关系式；

S5、根据实测声压值，以及斜压模态幅度与海水声速关系式，采用遗传算法对斜压模态幅度进行求解，得到斜压模态幅度值；

S6、根据斜压模态幅度值，对内孤立波进行监控并预警。

进一步地，所述步骤S2中流体动力方程为：