[发明专利]一种用于ADCP的数据优化方法及系统

权利要求书

1.一种用于ADCP的数据优化方法，其特征在于，所述方法包括：

利用声学多普勒流速剖面仪测量水体的流速和流量数据，并对所测量的数据进行校准处理，并将校准后的数据存储到数据库中；

利用异常值识别算法对所存储的测量数据进行异常值识别，并对异常值进行剔除处理；

利用结合随机森林的插值算法进行异常值插值，得到异常值处理后的测量数据序列；

利用滑动平均方法以及中值滤波方法对测量数据序列进行平滑处理，将平滑处理后的测量数据序列作为水体的ADCP测验数据。

2.如权利要求1所述的一种用于ADCP的数据优化方法，其特征在于，所述利用声学多普勒流速剖面仪测量水体的流速和流量数据，包括：

1)ADCP向水体发送频率为f₀的声波信号，当声波信号在水中传播时，部分声波能量随水中的散射体进行散射，形成回波信号f₁；

2)ADCP接收回波信号f₁，计算水体流速v：

其中：

c表示声波在水中的传播速度；

3)根据ADCP接收到回波信号的时间t，计算水体的深度H：

其中：

h表示ADCP放入水下的深度；

t表示ADCP从发出声波信号，到接收回波信号的时间间隔；

c表示声波在水中的传播速度；

θ表示ADCP的声束角；

4)测量水体的宽度W，计算得到水体的横截面积S＝H×W；计算水体的流量Q：

Q＝v*S

其中：

v表示水体的流速。

3.如权利要求2所述的一种用于ADCP的数据优化方法，其特征在于，所述对所测量的数据进行校准处理，包括：

接收ADCP发射的声信号f₀并将声信号转换为电信号，对信号进行采集，然后对采集的信号进行重采样和插值处理，并进行信号的截取、时域延拓、衰减，经过一定延时，经D/A转换后以与A/D采集相同的速率对信号进行回发，可得到具有一定频偏和延时的声波信号；所述带有频偏和延时的声波信号f′₀和原始声波信号f₀之间的关系为：

其中：

f_p为信号采集频率；

f_q为信号重采样频率；

将带有频偏和延时的声波信号进行发送，得到ADCP实际回波信号，ADCP接收回波信号，并利用ADCP测量水体的流速和流量数据的流程，得到校准过的水体测量数据。

4.如权利要求3所述的一种用于ADCP的数据优化方法，其特征在于，所述利用异常值识别算法对所存储的测量数据进行异常值识别，包括：

对于测量值x_i(i＝1,2,…,N)，计算其均值和残差v_i：

若测量值仅含有随机误差，则残差落在(-3σ,3σ)以外的概率仅有0.27％，对于任意测量值x_i的残差v_i，若|v_i|3σ，则认为该测量值x_i为异常值，并剔除测量值x_i；将有限次测量标准差的估计值S代替σ：

其中：

v_i表示测量值x_i的残差。