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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410713468.5 (22)申请日 2014.11.28 G01F 23/14(2006.01) G01C 13/00(2006.01) (71)申请人 南京信息工程大学 地址 210044 江苏省南京市宁六路 219 号 (72)发明人 董昌明 李俊德 丁涛 梁楚进 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 罗满 (54) 发明名称 一种确定水深的方法及系统 (57) 摘要 本发明提供了一种确定水深的方法及系统， 所述方法包括 ： 获取初始水深 ； 分别获取初始时 刻海表大气压与海底以上单位面积。
2、海水引起的第 一压力之和、 测量仪器在初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引 起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终 止压力 ； 分别确定第一压力之和与初始压力的差 值， 获取第一数值， 第二压力之和与终止压力的差 值， 获取第二数值 ； 确定第二数值与第一数值的 差值， 获取第三数值 ； 确定第三数值与调取的参 考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比值， 获取垂直位移 ； 确定初始水深与垂直位移的差 值， 获取终止水深处的水深 ； 该方法消除了在确 定水深时的误差， 直接得到测量仪器相对于平均 海平面的深度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家。
3、知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书11页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104457901 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104457901 A 1/3 页 2 1. 一种确定水深的方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 获取初始水深 ； 分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压力之和、 测量仪 器在所述初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第 二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力 ； 分别确定所述第一压力之和与所述初始压力的差值， 获取第一数值， 所述第二压力之 和与所述终止压力的差值。
4、， 获取第二数值 ； 确定所述第二数值与所述第一数值的差值， 获取第三数值 ； 确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比值， 获取垂 直位移 ； 确定所述初始水深与所述垂直位移的差值， 获取所述终止水深处的水深。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 确定所述第二数值与所述第一数值的差 值， 按照下述公式获取所述第三数值 ： 其中， -D(t) 为水深， (t,z) 为海水密度， g(z) 为重力加速度。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其特征在于， 根据测量仪器测量的时间长度远远小于 层海水密度变化的时间尺度关系， 按照下述公式获得所述第三数值的第。
5、一预估值 ： 其中， g(z) 为水深的函数， (t,z) 为海水温度、 盐度和密度的函数。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于， 根据所述垂直位移 h(t) 范围与所述 g(z) 和 (t,z) 的变化关系， 及所述第三数值的第一预估值， 按照下述公式获取所述 第二预估值 ： 5. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 根据所述第二预估值及下述公式获取所 述垂直位移 ： 6. 根据权利要求 5 所述的方法， 其特征在于， 获取所述垂直位移后包括 ： 获取第三预估值， 所述第三预估值用于确定所述垂直位移的预估值。 权 利 要 求 书 CN 104457901 A 2 2/。
6、3 页 3 7. 根据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于， 所述获取所述第三预估值包括 ： 确定一与所述海水密度与所述重力加速度的表达式相乘结果的比值 ； 将所述倒数值进行一阶泰勒展开， 按照下述公式获取所述倒数的第三预估值 ： 8. 一种确定水深的系统， 其特征在于， 所述系统包括 ： 第一获取单元， 用于获取初始水深 ； 第二获取单元， 用于分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第 一压力之和、 测量仪器在所述初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底以上单 位面积海水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力 ； 第一确定单元， 用于分别确定所述第一压力。
7、之和与所述初始压力的差值， 获取第一数 值， 确定所述第二压力之和与所述终止压力的差值， 获取第二数值 ； 第二确定单元， 用于确定所述第二数值与所述第一数值的差值， 获取第三数值 ； 第四获取单元， 用于确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘 结果的比值， 获取垂直位移 ； 第三确定单元， 用于确定所述初始水深与所述垂直位移的差值， 获取所述终止水深处 的水深。 9. 根据权利要求 8 所述的系统， 其特征在于， 所述系统还包括 ： 第一预估单元， 根据测量仪器测量的时间长度远远小于海水密度变化的时间尺度关 系， 按照下述公式获取所述第三数值的第一预估值 ： 其中， g(z。
8、) 为水深的函数， (t,z) 位海水温度、 盐度和密度的函数 ； 第二预估单元， 用于根据所述垂直位移 h(t) 范围与所述 g(z) 和 (t,z) 的变 权 利 要 求 书 CN 104457901 A 3 3/3 页 4 化关系， 及所述第三数值的第一预估值， 按照下述公式获取所述第二预估值 ： 第三预估单元， 用于确定所述垂直位移的预估值。 10. 根据权利要求 9 所述的系统， 其特征在于， 所述第三预估单元包括 ： 第一计算单元， 用于确定海水密度与重力加速度的表达式相乘结果的倒数 ； 第二计算单元， 用于将所述倒数值进行一阶泰勒展开， 按照下述公式获取所述倒数的 第三预估值 ：。
9、 第四确定单元， 根据所述第三预估值及下述公式确定所述垂直位移的预估值 ： 权 利 要 求 书 CN 104457901 A 4 1/11 页 5 一种确定水深的方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及海洋动力学技术领域， 更具体地说， 涉及一种确定水深的方法及系统。 背景技术 0002 海洋调查是用各自测量仪器直接或间接对海洋的物理学、 化学、 生物学、 地质学、 地貌学、 气象学即其他海洋状况进行调查研究的手段。 在海洋调查中， 测量仪器在海洋中的 精确水深位置是研究人员开展研究工作， 获得高质量观测数据的前提。 0003 在海洋界， 一般通过将海洋中测量仪器测量的压力换算成水深来计算测。
10、量仪器在 海洋中的精确位置。 传统的海洋底部压力换算水深的方法是基于流体静态学方程和海水状 态方程推导的经验公式的。 利用推导的经验公式， 最终将获取的压力转换为所得水深， 即测 量仪器到自由海表面的深度。 0004 但是现有方法在推导过程中需要考虑到重力加速度随着水深和纬度的变化及海 水温度、 盐度对海水密度的影响。 由于纬度不随时间变化， 纬度对重力加速度的影响也就不 随时间变化， 但是海水的温度和盐度随时间的变化较大， 海水密度也将随时间发生变化， 即 现有的压力转换水深的方法在每个时刻均会存在误差， 且这个误差是随时间的变化而变化 的。在实际测量过程中， 波浪、 潮汐和海流等海洋环境因。
11、素对海水压力的测量均会产生影 响， 而现有的方法中压力转换所得的水深为测量仪器到自由海表面的深度， 因此这些因素 所引起的误差将直接影响最后的转换结果。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明的目的是提供一种确定水深的方法及系统用以获得精确的测量 仪器相对于平均海表面的深度。 0006 为了实现上述目的， 本发明提供如下技术方案 ： 0007 一种确定水深的方法， 所述方法包括 ： 0008 获取初始水深 ； 0009 分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压力之和、 测 量仪器在所述初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起 的第二压力之和及测量。
12、仪器在终止水深处的终止压力 ； 0010 分别确定所述第一压力之和与所述初始压力的差值， 获取第一数值， 所述第二压 力之和与所述终止压力的差值， 获取第二数值 ； 0011 确定所述第二数值与所述第一数值的差值， 获取第三数值 ； 0012 确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比值， 获 取垂直位移 ； 0013 确定所述初始水深与所述垂直位移的差值， 获取所述终止水深处的水深。 0014 优选的， 确定所述第二数值与所述第一数值的差值， 按照下述公式获取所述第三 数值 ： 说 明 书 CN 104457901 A 5 2/11 页 6 0015 0016 其中， 。
13、-D(t) 为水深， (t,z) 为海水密度， g(z) 为重力加速度。 0017 优选的， 根据测量仪器测量的时间长度远远小于层海水密度变化的时间尺度关 系， 按照下述公式获得所述第三数值的第一预估值 ： 0018 0019 其中， g(z) 为水深的函数， (t,z) 为海水温度、 盐度和密度的函数。 0020 优选的， 根据所述垂直位移 h(t) 范围与所述 g(z) 和 (t,z) 的变化关系， 及所述第三数值的第一预估值， 按照下述公式获取所述第二预估值 ： 0021 0022 优选的， 根据所述第二预估值及下述公式获取所述垂直位移 ： 0023 0024 优选的， 所述方法还包括 。
14、： 0025 获取第三预估值， 所述第三预估值用于确定所述垂直位移的预估值。 0026 优选的， 所述获取所述第三预估值包括 ： 0027 确定一与所述海水密度与所述重力加速度的表达式相乘结果的比值 ； 0028 将所述倒数值进行一阶泰勒展开， 按照下述公式获取所述倒数的第三预估值 ： 0029 0030 一种确定水深的系统， 所述系统包括 ： 0031 第一获取单元， 用于获取初始水深 ； 0032 第二获取单元， 用于分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起 说 明 书 CN 104457901 A 6 3/11 页 7 的第一压力之和、 测量仪器在所述初始水深处的初始压力、 。
15、终止时刻海表大气压与海底以 上单位面积海水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力 ； 0033 第一确定单元， 用于分别确定所述第一压力之和与所述初始压力的差值， 获取第 一数值， 确定所述第二压力之和与所述终止压力的差值， 获取第二数值 ； 0034 第二确定单元， 用于确定所述第二数值与所述第一数值的差值， 获取第三数值 ； 0035 第四获取单元， 用于确定所述第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数 相乘结果的比值， 获取垂直位移 ； 0036 第三确定单元， 用于确定所述初始水深与所述垂直位移的差值， 获取所述终止水 深处的水深。 0037 优选的， 所述系统还包括 。
16、： 0038 第一预估单元， 根据测量仪器测量的时间长度远远小于海水密度变化的时间尺度 关系， 按照下述公式获取所述第三数值的第一预估值 ： 0039 0040 其中， g(z) 为水深的函数， (t,z) 位海水温度、 盐度和密度的函数 ； 0041 第二预估单元， 用于根据所述垂直位移 h(t) 范围与所述 g(z) 和 (t,z) 的变化关系， 及所述第三数值的第一预估值， 按照下述公式获取所述第二预估值 ： 0042 0043 第三预估单元， 用于确定所述垂直位移的预估值。 0044 优选的， 所述第三预估单元包括 ： 0045 第一计算单元， 用于确定海水密度与重力加速度的表达式相乘。
17、结果的倒数 ； 0046 第二计算单元， 用于将所述倒数值进行一阶泰勒展开， 按照下述公式获取所述倒 数的第三预估值 ： 说 明 书 CN 104457901 A 7 4/11 页 8 0047 0048 第四确定单元， 根据所述第三预估值及下述公式确定所述垂直位移的预估值 ： 0049 0050 与现有技术相比， 本发明的优点如下 ： 0051 本发明提供的确定水深的方法简单而且容易实现， 通过初始水深与初始时间与终 止时间内垂直位移相减， 消除在确定水深过程中由于波浪、 潮汐和海流等环境因素引起的 误差， 直接得到测量仪器相对于平均海平面的深度。由于本发明提供的确定水深方法中的 误差是不随。
18、着时间的变化而变化的， 因此该误差是可预见的。 附图说明 0052 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 0053 图 1 为本发明实施例提供的一种确定水深的方法的一种流程图 ； 0054 图 2 为本发明实施例提供的一种确定水深的方法的另一种流程图 ； 0055 图 3 为本发明实施例提供的一种确定水深的系统的一种结构示意图 ； 0056 图 4 为本发明实施。
19、例提供的一种确定水深的系统的另一种结构示意图 ； 0057 图 5 为本发明实施例提供的一种确定水深的系统的一种子结构示意图。 具体实施方式 0058 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0059 请参考图 1， 本发明实施例提供了一种确定水深的方法的一种流程图， 可以包括以 下步骤 ： 0060 步骤 100 ： 获取初始水深。 0061 步骤 10。
20、1 ： 分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压 说 明 书 CN 104457901 A 8 5/11 页 9 力之和、 测量仪器在初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海 水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力。 0062 步骤 102 ： 分别确定第一压力之和与初始压力的差值， 获取第一数值， 确定第二压 力之和与终止压力的差值， 获取第二数值。 0063 步骤 103 ： 确定第二数值与第一数值的差值， 获取第三数值。 0064 步骤 104 ： 确定第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相乘结果的比 值， 获取垂直位移。 。
21、0065 步骤 105 ： 确定初始水深与垂直位移的差值， 获取终止水深处的水深。 0066 本发明提供的确定水深的方法， 通过初始水深与初始时间与终止时间内垂直位移 相减的方法， 消除在确定水深过程中的误差， 直接得到测量仪器相对于平均海平面的深度。 由于本发明提供的确定水深方法中的误差是不随着时间的变化而变化的， 因此该误差是可 预见的。 0067 请参考图 2， 其示出了本发明实施例提供的一种确定水深的方法的另一种流程图， 可以包括以下步骤 ： 0068 步骤 200 ： 获取初始水深。 0069 设定初始水深为 h(t0)， 其中初始水深 h(t0) 可以通过 LP 方法或者根据测量仪。
22、器 在初始时刻布放的在锚系上的位置来确定。 0070 需要说明的是， LP 方法是通过加入一个订正项来实现的。 0071 步骤 201 ： 分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引起的第一压 力之和、 测量仪器在初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底以上单位面积海 水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力。 0072 其中， 第一压力之和是通过坐底压力传感器测量的， 具体地是将压力传感器置于 海底或者接近海底的调查装备上， 由于海洋底部受环境因素的影响较小， 坐底压力传感器 中的坐底压力计可以精确测量监测点的水位变化， 故坐底压力传感器可以测量精确的终止 水深。。
23、需要说明的是， 第二压力之和的获取方法与第一压力之和的获取方法相同。 0073 将时刻 t0设为初始时刻， 其中在初始时刻， 坐底压力传感器所测得的压力为海表 大气压 Pa与海底以上单位面积海水引起的压力之和 Pb(t0)。由于 P-h(t) 表示水深为 -h(t) 处利用声学多普勒流速剖面仪 (ADCP.Acoustic Doppler Current Profi ler)、 温盐深仪 (Conductivity Temperature and Pressure) 或者其他测量仪器所得到的压力。即在初始 水深 -h(t0) 处， 由测量仪器在初始水深处获取的初始压力为 P-h(t0)。 00。
24、74 步骤 202 ： 分别确定第一压力之和与初始压力的差值， 获取第一数值， 确定第二压 力之和与终止压力的差值， 获取第二数值。 0075 步骤 203 ： 确定第二数值与第一数值的差值， 获取第三数值。 0076 步骤 204 ： 获取第三数值的第一预估值。 0077 步骤 205 ： 获取第二预估值。 0078 步骤 206 ： 根据第二预估值获取垂直位移。 0079 步骤 207 ： 获取第三预估值， 第三预估值用于确定垂直位移的预估值。 0080 需要说明的是， 第三预估值的获取可以通过如下方式实现 ： 0081 一是确定海水密度与重力加速度的表达式相乘结果的倒数。 说 明 书 C。
25、N 104457901 A 9 6/11 页 10 0082 二是将倒数值进行一阶泰勒展开， 并对进行泰勒展开的公式作一阶近似， 便可获 得预估的第三预估值。 0083 步骤 208 ： 确定初始水深与垂直位移的差值， 获取终止水深处的水深。 0084 其中， 本发明得到的是测量仪器相对于平均海表面的深度， 相对于现有技术中获 取到的自由海表面的深度， 本发明获取到的终止水深处的水深值更精确。 0085 需要说明的是， 在不考虑压力传感器精度的情况下， 坐底压力传感器所测的压力 Pb为海表大气压 Pa与海底以上单位面积海水引起的压力之和， 其表达式为 ： 0086 0087 其中， (t) 表。
26、示海表高度起伏， (t,z) 表示海水密度， g(z) 表示重力加速度。 0088 在水深为 -h(t) 时， 利用测量仪器测得的压力 P-h(t) 的表达式为 ： 0089 0090 其中， h(t) 为测量仪器相对于平均海平面的水深。 0091 其中， 上述的测量仪器可以采用 ADCP 或者 CTD， 同时也可以采用其他测量仪器进 行压力测量。 0092 利用式 (2) 减去式 (1)， 得到公式 ： 0093 0094 其中， 水深 h(t) 的表达式为 ： 0095 h(t) h(t0)- h(t) (4) 0096 其中， h(t0) 为 t t0时刻测量仪器所在的水深， h(t) 。
27、为测量仪器相对于 t t0时刻的垂直位移。 0097 当测量仪器固定在海洋锚系上时， 由于受到水平海流的影响， 测量仪器将在水平 方向产生运动。又由于锚系锚定在海底， 故测量仪器在水平方向产生运动的同时又将产生 垂直方向的位移， 即垂直位移。 0098 将式 (4) 减去式 (3)， 得到 ： 0099 0100 将 t t0， 代入式 (5)， 得到 ： 0101 0102 利用式 (5) 减去式 (6)， 得到 ： 0103 0104 由于海洋底部海流较弱， 海水流动非常缓慢， 故可以认为坐底压力计保持在一个 固定的水深 ( 通常只有几米的变化 )， 即 D(t) 为常数。 0105 假设。
28、t-t0T， 测量仪器测量的时间长度远远小于海水密度变化的时间尺度， 故 说 明 书 CN 104457901 A 10 7/11 页 11 式 (7) 中右边的第一项可以忽略， 即可获得第一预估值。 0106 由于海水的密度 (t,z) 和重力加速的 g(z) 的表达式可以分别写为 ： 0107 (t,z) (t0,h(t0)+ (t,z) (8) 0108 g(z) g(h(t0)+ g(z) (9) 0109 其中， (t0,h(t0) 表示初始时刻水深 h(t0) 处的海水密度 ； g(h(t0) 表示初始时 刻水深 h(t0) 处的重力加速度。 0110 将式 (8) 和式 (9) 。
29、代入式 (7)， 得到式 (7) 中第二项的表达式为 ： 0111 0112 其中， 在一个固定的位置， g(z) 仅仅是水深的函数， 每米的变化约为 1.092*10-6m*s-2。根据海水状态方程， (t,z) 为海水温度、 盐度和密度的函数。当测量 仪器的垂直位移变化小于 10 米量级时， (t,z) 和 g(z) 的变化范围分别为 ： 10kg*m-3 和 10-4m*s-2。 0113 与式 (10) 中第一项相比， 其最后三项可以估计为 ： 0114 0115 0116 0117 由于最后三项所引起的误差最大为 1， 忽略误差项， 即可得到第二预估值， 如下 式所示 ： 0118 。
30、0119 将式 (14) 代入式 (7) 可以得到 ： 0120 0121 因此， 0122 说 明 书 CN 104457901 A 11 8/11 页 12 0123 在式 (16) 中， (t0,h(t0) 和 g(h(t0) 可以分别写为 ： 0124 (t0,h(t0) 0+ (t0,h(t0) (17) 0125 g(h(t0) g0+ g(h(t0) (18) 0126 其中 0 1020kg*m-3和 g0 9.8m*s-2分别为参考海水密度和重力加速度。 0127 将式 (17) 和式 (18) 代入式 (16) 中右边的第二项， 同时利用一阶泰勒公式展开可 以得到 ： 01。
31、28 0129 在海洋中， (t0,h(t0) 和 g(h(t0) 的变化范围分别为 20kg*m-3和 0.1m*s-2。在 式 (19) 中， 一阶项的估计表达式分别为 ： 0130 0131 0132 0133 其中， 式 (20)、 (21)、 (22) 中一阶项的最大误差为 3， 忽略海水密度和重力加速 度所引起的误差， 得到第三预估值， 如下式所示 ： 0134 0135 综合式 (15) 及式 (23) 即获得了垂直位移的预估值， 如下式所示 ： 0136 0137 综上得到终止水深处的水深的表达式为 ： 说 明 书 CN 104457901 A 12 9/11 页 13 013。
32、8 0139 其中， 初始水深 h(t0) 可以由 LP 方法或者根据测量仪器在初始时刻布放在锚系上 的位置来确定。 0140 因此， 根据式 (25)， 如果给定 t 时刻坐底压力传感器和测量仪器的压力， 便可以得 到测量仪器所在水深 h(t)。 0141 本发明实施例提供的确定水深的方法， 在利用该方法进行海洋底部压力换算海洋 水深的过程中， 利用小扰动法进行理论推导， 预估误差， 直接得到相对于平均海平面的水 深， 降低环境因素对计算的影响。 其中初始水深引起的误差为一次偏移误差， 不会在计算过 程中随着时间的变化而变化。当初始水深给定时， 以上方法的误差主要来源于测量仪器在 垂直方向的。
33、位移而引起的海水密度和重力加速的变化， 根据上述的理论分析可知垂直位移 引起的相对误差不会超过 4， 且该误差不随时间的变化而变化。 0142 与上述方法实施例相对应， 本发明实施例还提供了一种确定水深的系统， 应用于 海洋调查中， 确定水深的系统的结构示意图请参考图 3 所示， 包括 ： 第一获取单元 11、 第二 获取单元 12、 第一确定单元 13、 第二确定单元 14、 第三获取单元 15 和第三确定单元 16。其 中 ： 0143 第一获取单元 11， 用于获取初始水深。 0144 设定初始水深为 h(t0)， 其中初始水深 h(t0) 可以通过 LP 方法或者根据测量仪器 在初始时。
34、刻布放在锚系上的位置来确定。 0145 需要说明的是， LP 方法是通过加入一个订正项来实现的。 0146 第二获取单元 12， 用于分别获取初始时刻海表大气压与海底以上单位面积海水引 起的第一压力之和、 测量仪器在所述初始水深处的初始压力、 终止时刻海表大气压与海底 以上单位面积海水引起的第二压力之和及测量仪器在终止水深处的终止压力。 0147 其中， 第一压力之和是通过坐底压力传感器测量的， 具体地是将压力传感器置于 海底或者接近海底的调查装备上， 由于海洋底部受环境因素的影响较小， 坐底压力传感器 中的坐底压力计可以精确测量监测点的水位变化， 故坐底压力传感器可以测量精确的终止 水深。同。
35、理， 第二压力之和的获取方式与第一压力之和的获取方式相同。 0148 第一确定单元 13， 用于分别确定第一压力之和与初始压力的差值， 获取第一数值， 确定第二压力之和与终止压力的差值， 获取第二数值。 0149 第二确定单元 14， 用于确定第二数值与第一数值的差值， 获取第三数值。 0150 第三获取单元 15， 用于确定第三数值与调取的参考海水密度和重力加速度参数相 乘结果的比值， 获取垂直位移。 0151 第三确定单元 16， 用于确定初始水深与垂直位移的差值， 获取终止水深处的水深。 0152 本发明提供的确定水深的方法简单而且容易实现， 通过初始水深与初始时间与终 止时间内垂直位移。
36、相减， 消除在确定水深过程中由于波浪、 潮汐和海流等环境因素引起的 误差， 直接得到测量仪器相对于平均海平面的深度。由于本发明提供的确定水深方法中的 误差是不随着时间的变化而变化的， 因此该误差是可预见的。 0153 请参考图 4， 其示出了本发明实施例提供的一种确定水深的系统的另一种结构示 意图， 在图 3 的基础上， 还可以包括 ： 第一预估单元 17、 第二预估单元 18 和第三预估单元 说 明 书 CN 104457901 A 13 10/11 页 14 19。其中 ： 0154 第一预估单元 17， 用于根据测量仪器测量的时间长度远远小于海水密度变化的时 间尺度关系， 按照下述公式获。
37、取所述第三数值的第一预估值 ： 0155 0156 其中， g(z) 为水深的函数， (t,z) 为海水温度、 盐度和密度的函数。 0157 由于海洋底部海流较弱， 海水流动的非常缓慢， 故可以认为坐底压力传感器保持 在一个固定的水深。当测量仪器测量的时间长度远远小于海水密度变化的时间尺度时， 可 以在第一预估单元内对第三数值进行预估， 以获得第三数值的第一预估值。 0158 第二预估单元 18， 用于根据所述垂直位移 h(t) 范围与所述 g(z) 和 (t,z) 的变化关系， 及所述第三数值的第一预估值， 按照下述公式获取所述第二预估 值 ： 0159 0160 第三预估单元 19， 用于。
38、确定所述垂直位移的预估值。 0161 此外第三预估单元还可以采用如图 5 所示的结构示意图， 可以包括 ： 第五计算单 元 231、 第六计算单元 232 和第四确定单元 233。其中 ： 0162 第一计算单元 231， 用于确定海水密度与重力加速度的表达式相乘结果的倒数。 0163 第二计算单元 232， 用于将倒数数值进行一阶泰勒展开。 0164 将在第一计算单元 231 中计算得到的公式利用泰勒展开公式进行展开， 并对其进 行一阶近似， 根据一阶近似获取第三预估值。 0165 第四确定单元 233， 根据所述第三预估值及下述公式确定所述垂直位移的预估 值 ： 0166 0167 本发明。
39、实施例提供的确定水深的系统， 利用小扰动法进行理论推导， 预估误差， 直 接得到相对于平均海平面的水深， 降低环境因素对计算的影响。其中初始水深引起的误差 为一次偏移误差， 不会在计算过程中随着时间的变化而变化。 当初始水深给定时， 以上方法 的误差主要来源于测量仪器在垂直方向的位移而引起的海水密度和重力加速的变化， 根据 上述的理论分析可知垂直位移的误差不会超过 4， 且该误差不随时间的变化而变化。 说 明 书 CN 104457901 A 14 11/11 页 15 0168 最后， 还需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作。
40、区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作 之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体 意在涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括 那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个” 限定的要素， 并 不排除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。 0169 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这 些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的一般原理可 以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明将不会被限 制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的 范围。 说 明 书 CN 104457901 A 15 1/3 页 16 图 1 说 明 书 附 图 CN 104457901 A 16 2/3 页 17 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104457901 A 17 3/3 页 18 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104457901 A 18 。