[发明专利]水下地形测量仿真方法及其仿真器

权利要求书

1.水下地形测量仿真方法，其特征在于：

步骤1：用户通过测量船模拟操控器改变模拟测量船的船速和舵角，水下地形测量仿真器根据模拟测量船的船速和舵角，在系统内部时钟的控制下，按照用户定义的周期，通过位置仿真算法计算模拟测量船所在位置；

步骤2：水下地形测量仿真器通过定位信号仿真算法，根据模拟测量船位置产生带有延迟效应的GPS定位信号，并以用户定义的定位周期，通过串口把GPS定位信号发送到上位机；

步骤3：水下地形测量仿真器通过测量船姿态仿真算法，根据用户设定的海况级，在系统内部时钟的控制下，按照用户定义的周期，生成对应当前时刻测量船姿态的测深仪声波发射方向；

步骤4：水下地形测量仿真器通过潮汐预报算法，根据存储在数据库中的潮汐调和常数，计算瞬时潮汐水位高度，按照用户定义的周期显示在水下地形测量仿真器的屏幕上；

步骤5：水下地形测量仿真器通过水深仿真算法，根据模拟测量船位置、模拟测量船姿态、以及存储在数据库中的水下地形仿真基础数据，计算瞬时水深的测量结果，通过串口按照用户定义的格式及周期把瞬时水深测量结果发送到安装水下地形测量导航采集软件的上位机。

2.根据权利要求1所述的水下地形测量仿真方法，其特征在于：所述位置仿真算法为根据模拟测量船在T0时刻的位置(X0,Y0)以及航向角β0，用户输入的船速V0、舵角α0，用户设定的潮流速度Vr，潮流方向潮流方向变化速度ω，潮流方向随机扰动值Rt，模拟测量船转向灵敏度S，计算出模拟测量船在T1时刻的位置(X1,Y1)，具体算法如下：

β1＝(β0+V0*△t*α0*S)Mod 360；

其中：T0和T1为相邻的两次仿真时刻，T1＝T0+△t，△t为用户定义的时钟周期，默认0.1秒；

转向灵敏度S默认值取0.5，可由用户设置为{0.1，0.3，0.5，0.7，0.9，1.0}之间的任意一个数值；

潮流方向变化速度ω默认值为0.1度/秒，可由用户设置为{0.1，0.3，0.5}中的任意一个数值；

潮流方向随机扰动值Rt取一个在-2.0度到+2.0度之间均匀分布的随机数。

3.根据权利要求1所述的水下地形测量仿真方法，其特征在于：所述定位信号仿真算法为根据用户设定的延迟时间Td和当前测量船位置，产生具有延迟效应的GPS定位信号；具体算法如下：

步骤2.1：定义一个单向链表存储测量船位置，链表中每一项内容均为测量船位置(X,Y)；

步骤2.2：系统每经过一个自定义时钟周期△t，根据位置仿真算法计算一次测量船位置(X,Y)，将其插入链表的头部；

步骤2.3：如果链表的长度大于N＝Td/△t，删除链表最后一个节点；

步骤2.4：系统按照用户设定的定位信号周期取出链表的最后一个节点，将其包含的测量船位置(X,Y)转化为上位机要求的格式从串口1输出。

4.根据权利要求1所述的水下地形测量仿真方法，其特征在于：所述数据库包括水深数据表，潮汐调和常数表，声速剖面表；其中水深数据表中存放的是模拟测区的水下地形点云数据；潮汐调和常数表存放的是模拟测区的11个潮汐调和常数；声速剖面表存放的是模拟测区不同深度下的声波传播速度。