本发明属于水下滑翔器技术领域，更具体的说，是涉及一种水下滑翔器导航性能的模拟测试方法。
背景技术：
由于水下滑翔器是一种长期在深水工作的海洋设备，要测试其实际性能(包括各机构的工作性能及导航策略的可靠性)必须处在深水环境中，但现实问题是深海一般位于远离中国大陆的海洋区域，进行一次海试消耗大量人力、物力和财力，而导航系统的测试只需水下滑翔器漂浮在水上即可，与深度关系不大。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种水下滑翔器导航性能的模拟测试方法，能够实现水下滑翔器在陆地上进行模拟导航，获得了良好的测试效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的水下滑翔器导航性能的模拟测试方法，包括以下步骤：
步骤一，在陆地水平面上任选一点作为水下滑翔器的起始位置点glider，以起始位置点为中心，每隔一定半径距离△r、沿相同方向旋转一定角度△ω就设置一个测试点，共设置n个测试点；
步骤二，将水下滑翔器放置于起始位置点处，水下滑翔器上电，开启导航通讯，水下滑翔器将当前位置的经纬度通过铱星返回至岸基监控站，水下滑翔器保持不动，对水下滑翔器赋予一个可变参数，即误差圆半径；
步骤三，以第一个测试点为目标点，预设水下滑翔器的误差圆半径初始值为r1，通过计算得到水下滑翔器与第一个测试点之间的距离为△r，r1﹤△r，第一个测试点在以水下滑翔器为圆心、r1为半径的误差圆外，不符合水下滑翔器到达目标点的条件，水下滑翔器开始执行剖面运动动作；
步骤四，在剖面运动动作完成后，水下滑翔器再次开启通讯，岸基监控站通过无线通讯或铱星通讯将水下滑翔器的误差圆半径更改为r2，通过计算得到水下滑翔器与第一个测试点之间的距离为△r，r2＞△r，第一个测试点落在以水下滑翔器为圆心、r2为半径的误差圆内，符合水下滑翔器到达目标点的条件；
步骤五，更改目标点至第二个测试点，此时通过计算得到水下滑翔器与第二个测试点之间的距离为2△r，r2﹤2△r，第二个测试点在以水下滑翔器为圆心、r2为半径的误差圆外，不符合水下滑翔器到达目标点的条件，水下滑翔器开始执行剖面运动动作；
步骤六，在剖面运动动作完成后，水下滑翔器再次开启通讯，岸基监控站通过无线通讯或铱星通讯将水下滑翔器的误差圆半径更改为r3，通过计算得到水下滑翔器置与第一个测试点之间的距离为2△r，r3＞2△r，第二个测试点落在以水下滑翔器为圆心、r3为半径的误差圆内，符合水下滑翔器到达目标点的条件；
步骤七，更改目标点至第三个测试点，重复按照步骤五和步骤六继续执行，直到完成所有测试点，即验证完水下滑翔器导航策略的可靠性。
步骤一中所述n个测试点记为t1、t2、t3……tn，其中，n＝360°/△ω，即：
t1点在以glider为中心，半径为△ω的误差圆上；
t2点在以glider为中心，半径为2△ω的误差圆上；
t3点在以glider为中心，半径为3△ω的误差圆上；
……
tn点在以glider为中心，半径为n△ω的误差圆上。
在水下滑翔器执行剖面运动动作过程中，通过旋转水下滑翔器水平方向的角度从而模拟水下滑翔器在水下实际运动过程中的角度变化，观察尾部舵机的摆动是否符合实际情况，从而判断导航性能是否可靠。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明能够实现水下滑翔器在陆地上进行模拟导航，导航性能作为水下滑翔器的重要参数，直接影响了水下滑翔器的工作能力。以往要验证水下滑翔器的导航性能，必须前往水深千米以上的深海环境中，而深海环境的复杂性，增加了诸多不确定因素。如在导航性能得不到充分验证前，非常容易发生水下滑翔器丢失的情况，同时深海环境下的不明物体也有可能对水下滑翔器造成外观上的损伤或重创甚至是搁浅，这些情况都会对经济效益和科研效应产生重大损失。同时，传统的导航性能试验验证都需要租用渔船甚至科考船，时间动辄几个月之久，更需要3至5人才能完成布放，对于人力、物力和财力的消耗有很高的要求。通过本发明的陆地模拟导航可有效避免以上问题，达到最经济最有效的测试条件。除此之外，水下滑翔器在深水域工作时，执行剖面运动的过程中，由于水压增大，执行结构的负载变大，因此水下滑翔器做功增大，对能量的消耗也显著增加，而水下滑翔器作为使用电池供电的设备，对能量的要求较为严苛，在达到同等的测试标准条件下，能量消耗越少越好。本发明将水下滑翔器置于陆地之上，由于处于无水域状态，水下滑翔器处于无水压工作，负载几乎为零，这种运动对水下滑翔器的电量消耗量级很小，几乎可以忽略不计，有效的节省了水下滑翔器的电量消耗。此外，如果要测试水下滑翔器的导航目标点过多，总里程较长，考虑到水下滑翔器的实际运行速度，要完成全部目标点的导航测试，时间往往较长，多达几个月甚至一年之久。本发明通过模拟设置误差圆半径的方法，再远的目标点也可以通过设置进行改变，可以非常有效的完成大航程、多目标点的导航性能测试。
附图说明
图1是实施例中选取测试点的路径规划图；
图2是实施例中水下滑翔器未到达第一个测试点的示意图；
图3是实施例中水下滑翔器到达第一个测试点的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明的水下滑翔器导航性能的模拟测试方法，包括以下步骤：
步骤一，在陆地水平面上任选一点作为水下滑翔器的起始位置点glider，以起始位置点为中心，每隔一定半径距离△r、沿相同方向旋转一定角度△ω就设置一个测试点，共设置n个测试点。
其中，n个测试点记为t1、t2、t3……tn，其中，n＝360°/△ω，即：
t1点在以glider为中心，半径为△ω的误差圆上；
t2点在以glider为中心，半径为2△ω的误差圆上；
t3点在以glider为中心，半径为3△ω的误差圆上；
……
tn点在以glider为中心，半径为n△ω的误差圆上。
步骤二，将水下滑翔器放置于起始位置点处，水下滑翔器上电，开启导航通讯，水下滑翔器检测铱星及gps信号，信号正常，水下滑翔器将当前位置的经纬度通过铱星返回至岸基监控站。水下滑翔器保持不动，对水下滑翔器赋予一个可变参数，即误差圆半径。
考虑到测试点为一个精确的点而一个区间，水下滑翔器不可能准确无误的到达一个点的位置，因此需设计一个误差圆半径值，即当水下即当水下滑翔器到达了以测试点为圆心、误差圆半径为半径的圆内部时，即可认为达到了指定目标点。在所测试的所有环境参数中，水下滑翔器当前位置的坐标为固定值，n个测试点为固定值，而误差圆半径为可变参数，可以通过岸基监控站与水下滑翔器通讯改变误差圆半径的数值。因此，通过不断的改变误差圆半径的大小，在水下滑翔器保持不动的前提下，保证完成全部十个点的导航测试。
步骤三，以第一个测试点为目标点，预设水下滑翔器的误差圆半径初始值为r1，通过计算得到水下滑翔器与第一个测试点之间的距离为△r，r1﹤△r，第一个测试点在以水下滑翔器为圆心、r1为半径的误差圆外，不符合水下滑翔器到达目标点的条件，此时水下滑翔器开始执行剖面运动动作，由于是无水域状态，水下滑翔器并无负载，这种动作对水下滑翔器的电量消耗量级很小，可以忽略不计。
在水下滑翔器执行剖面运动动作过程中，通过旋转水下滑翔器水平方向的角度从而模拟水下滑翔器在水下实际运动过程中的角度变化，观察尾部舵机的摆动是否符合实际情况，从而判断导航性能是否可靠。
步骤四，在一个或多个剖面运动动作完成后，水下滑翔器再次开启通讯，此时岸基监控站通过无线通讯或铱星通讯将水下滑翔器的误差圆半径更改为r2，通过计算得到水下滑翔器与第一个测试点之间的距离为△r，r2＞△r，第一个测试点落在以水下滑翔器为圆心、r2为半径的误差圆内，符合水下滑翔器到达目标点的条件。
步骤五，更改目标点至第二个测试点，此时通过计算得到水下滑翔器与第二个测试点之间的距离为2△r，r2﹤2△r，第二个测试点在以水下滑翔器为圆心、r2为半径的误差圆外，不符合水下滑翔器到达目标点的条件，水下滑翔器开始执行剖面运动动作。
步骤六，在剖面运动动作完成后，水下滑翔器再次开启通讯，岸基监控站通过无线通讯或铱星通讯将水下滑翔器的误差圆半径更改为r3，通过计算得到水下滑翔器置与第一个测试点之间的距离为2△r，r3＞2△r，第二个测试点落在以水下滑翔器为圆心、r3为半径的误差圆内，符合水下滑翔器到达目标点的条件。
步骤七，更改目标点至第三个测试点，重复按照步骤五和步骤六继续执行，直到完成所有测试点，即验证完水下滑翔器导航策略的可靠性。
实施例：
以国家海洋技术中心前广场草坪上的位置点glider(39°8'8.72"n，117°6'35.58"e)作为水下滑翔器的起始位置点，以glider点为中心，每隔500m半径距离、逆时针旋转36°角，设置一个测试点，共设置10个测试点，各测试点的经纬度坐标如下所示：
glider(39°8'8.72"n，117°6'35.58"e)，t1(39°8'25.63"n，117°6'35.08"e)，t2(39°8'35.97"n，117°5'33.87"e)，t3(39°8'24.53"n，117°5'49.72"e)，t4(39°7'49.10"n，117°5'13.98"e)，t5(39°7'02.16"n，117°5'32.21"e)，t6(39°6'31.28"n，117°6'33.97"e)，t7(39°6'37.13"n，117°8'01.49"e)，t8(39°7'29.97"n，117°9'15.53"e)，t9(39°8'54.12"n，117°9'35.77"e)，t10(39°10'22.11"n，117°8'38.11"e)，设置完成后，各测试点的分布如图1所示。
其中：
t1点在以glider位置为中心，半径为500米的误差圆上；
t2点在以glider位置为中心，半径为1000米的误差圆上；
t3点在以glider位置为中心，半径为1500米的误差圆上；
t4点在以glider位置为中心，半径为2000米的误差圆上；
t5点在以glider位置为中心，半径为2500米的误差圆上；
t6点在以glider位置为中心，半径为3000米的误差圆上；
t7点在以glider位置为中心，半径为3500米的误差圆上；
t8点在以glider位置为中心，半径为4000米的误差圆上；
t9点在以glider位置为中心，半径为4500米的误差圆上；
t10点在以glider位置为中心，半径为5000米的误差圆上。
将水下滑翔器布放于glider点处，将水下滑翔器上电，开启导航通讯，水下滑翔器检测铱星及gps信号。信号正常，水下滑翔器首先将当前的经纬度通过铱星返回至岸基监控站。发送结束后，以第一个测试点为目标点，在上电之初，水下滑翔器内部初始设置的误差圆半径为200m，通过计算得到水下滑翔器的当前坐标与设置的第一个测试点坐标之间的距离为500m，由于500＞200，所以第一个测试点在以水下滑翔器为圆心、200m为半径的误差圆外，并不符合水下滑翔器达到目标点的条件，如图2所示。此时水下滑翔器开始执行剖面运动动作，由于是无水域状态，水下滑翔器并无负载，这种动作对水下滑翔器的电量消耗量级很小，可以忽略不计。在水下滑翔器的动作过程中，通过旋转水下滑翔器水平方向的角度从而模拟水下滑翔器在水下实际运动过程中的角度变化，观察尾部舵机的摆动是否符合实际情况，从而判断导航性能是否可靠。当一个或多个剖面动作完成后，水下滑翔器再次开启通讯。此时岸基监控站通过无线通讯或者铱星通讯将水下滑翔器的误差圆半径更改为600m，再次执行上述步骤，通过计算得到水下滑翔器当前坐标与第一个测试点坐标之间的距离仍为500m，由于500<600，所以第一个测试点落在了以水下滑翔器为圆心、600m为半径的误差圆内，符合水下滑翔器达到目标点的条件，此时更改目标点至第二个测试点，如图3所示。继续执行上述步骤，直到完成所有的目标点，即验证水下滑翔器的导航策略是可靠的。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。