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    广西11选5走势图查询: 一种集合卡尔曼滤波静态局地化方案的自适应补偿方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201510312199.6

    申请日:

    2015.06.09

    公开号:

    CN104899448A

    公开日:

    2015.09.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 19/00申请日:20150609|||公开
    IPC分类号: G06F19/00(2011.01)I 主分类号: G06F19/00
    申请人: 哈尔滨工程大学; 国家海洋信息中心
    发明人: 赵玉新; 吴新荣; 刘厂; 付红丽; 刘利强; 王喜冬; 李刚; 张连新; 张晓爽; 张振兴
    地址: 150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510312199.6

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.11.21|||2015.11.11|||2015.09.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明属于实测海洋环境数据同化领域,具体涉及一种集合卡尔曼滤波静态局地化方案的自适应补偿方法。本发明包括:对大气海洋环境实测数据进行预处理;对每个观测资料,根据实时的观测系统,利用不同观测要素的观测误差、观测数目以及显著性水平,计算后续需要使用的阈值;顺序地同化所有的观测资料;计算其集合平均和集合扰动;计算观测余量并更新集合成员。本发明对集合卡尔曼滤波中的静态局地化方法进行了改进,有效地提取了观测信息中静态局地化方法未能提取的多尺度信息,显著提高了集合卡尔曼滤波的同化精度。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种集合卡尔曼滤波静态局地化方案的自适应补偿方法,其特征是:
    (1)对大气海洋环境实测数据进行预处理
    剔出实测数据中的无效数据和异常数据,然后将数据转化为同化所需的格式;
    (2)对每个观测资料,根据实时的观测系统,利用不同观测要素的观测误差、观测数目以及显著性水平,计算后续需要使用的阈值;
    (3)顺序地同化所有的观测资料:
    利用静态局地化因子以及标准的集合卡尔曼滤波方法,对每个观测资料进行同化,对模式状态的先验集合成员进行更新,得到集合卡尔曼滤波的后验集合成员;
    (4)利用步骤(3)中的集合卡尔曼滤波的后验集合成员,计算其集合平均和集合扰动;
    (5)计算观测余量并更新集合成员:
    将步骤(4)得到的后验集合平均投影到观测位置,从而得到后验观测值,从原始观测值中减去后验观测值,得到观测余量,并计算原始观测值和后验观测值之间的均方根误差RMSE,如果RMSE大于步骤(2)得到的阈值,则:
    (5.1)提取观测余量中的多尺度信息:
    利用多重网格分析技术(MGA)提取观测余量中的多尺度信息,从而得到MGA的分析??;
    (5.2)对后验集合平均进行更新:
    将MGA得到的分析场叠加到步骤四得到集合卡尔曼滤波的后验集合平均上,得到最终的集合平均的分析??;
    (5.3)将最终的集合平均分析场叠加到步骤(4)得到的集合扰动上,得到最终的集合成员的分析场。

    2.  根据权利要求1所述的一种集合卡尔曼滤波静态局地化方案的自适应补偿方法,其特征在于,所述的步骤(2)包括:
    根据特定的观测系统,按照下式计算自适应补偿机制所需的阈值(θ):
    θ(α,K,r)χ1-α2(K)K·r,]]>
    其中,α为显著性水平(通常取为0.01),K为观测数,r为观测误差标准差,为自由度为K的卡方分布的(1-α)上侧分位数。

    3.  根据权利要求1所述的一种集合卡尔曼滤波静态局地化方案的自适应补偿方法,其特 征在于,所述的步骤(3)包括:
    对每个观测资料yo,重复进行以下步骤:
    (3.1)计算yo的先验观测集合成员
    对模式状态向量x的第i个先验集合成员,利用线性插值算子H将其投影到yo的地理位置上,从而得到yo的第i个先验集合成员;
    (3.2)计算yo的观测增量
    根据第(3.1)步计算的yo的先验集合、观测值(yo)以及观测误差标准差(r),按照下式计算yo的观测增量Δyi:
    Δyi=(r2r2+(σyp)2-1)(yip-y‾p)+(σyp)2r2+(σyp)2(yo-y‾p)]]>
    其中,表示yo的第i个先验集合成员,表示yo的先验标准差,表示yo的先验集合平均;
    (3.3)对状态变量进行更新
    基于一个静态局地化函数ρj,y,根据计算出的yo的观测增量,按照下式对状态变量进行更新:
    Δxi,j=ρj,ycovj,yp(σyp)2Δyi,]]>
    其中j表示第j个状态变量,表示观测与xj的先验误差协方差;ρj,y的计算公式为:
    ρj,y=Ω(a,b)=-14(ba)5+12(ba)4+58(ba)3-53(ba)2+1,0ba;112(ba)5-12(ba)4+58(ba)3+53(ba)2-5(ba)+4-23(ba)-1,a<b2a;0,b>2a.]]>
    其中a代表局地化因子,b表示观测yo与状态变量xj之间的物理距离。

    关 键 词:
    一种 集合 卡尔 滤波 静态 方案 自适应 补偿 方法
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