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针对传统趋势面滤波方法中多项式拟合曲面系数向量的求取和作为阈值的均方根误差的求取都受到异常数据的影响,使该方法在异常测深数据较多的情况下滤波效果不佳的问题,提出了一种中值滤波加权修正的改进方法。在构造趋势面之前,对水深数据进行加权修正,以前后两次修正后数据的拟合优度的变化量作为是否进行下一步水深修正的依据,利用最终修正后的水深数据求取多项式拟合曲面系数向量和均方根误差,大幅降低了异常数据的影响,具有很强的抗差性。经仿真模拟数据和多波束实测数据滤波试验,该方法在异常数据较多的情况下依然良好,能够保持良好的滤波效果,明显优于传统趋势面滤波;同时,该方法能够保持较高的运算效率,适用于海量多波束测深数据的自动滤波。 相似文献
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Kalman滤波技术在海表温度预测中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
以EOF分解方法为基础,把AR模型和Kalman滤波方法相结合,建立了海表温度的预报模型。首先对历史时间序列资料进行EOF分解,在此基础上,利用时间权重系数建立AR(2)模型,并对此模型参数进行了改进,作为Kalman滤波的状态方程。然后用Kalman滤波方法对时间权重系数进行了滤波预测,并引入集合预报的思想对SST预测结果进行了重构,并与实况资料进行了相关性分析。以太平洋、印度洋、大西洋三大洋的热带海域为个例进行了预测试验。试验结果表明,预测效果较好,相关系数平均达到了98%以上,而残差方差在0.5以内。 相似文献
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为提高多波束数据处理的准确性和简便性,研究了多波束水深点云处理的策略和关键算法,构建了kd-tree(k-dimensional tree)结构加速点云查找,针对大尺度噪点设计了半径滤波和统计滤波算法,针对小尺度噪点提出了双边滤波算法,并对以上算法的适用性进行了探讨分析。实验结果表明,当设置适合的滤波阈值,半径滤波和统计滤波能高效去除大尺度噪点,且保留地形特征,总误差分别为2.25%和2.76%。在大尺度噪点去除的基础上,改进的双边滤波可以实现地形平滑的同时,保持水深点云的有效数据量。研究成果为多波束点云数据的自动化处理提供了解决方案,对多波束测量工作的效果和效率提升做了有益尝试。 相似文献
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提出噪声图象边缘信息提取的一种实用方法。该方法以锐化处理结果为基础,二次滤波完成图象预处理。研究表明,单纯对噪声图象进行锐化处理,只可增加视觉感观效果,不会使边缘提取效果增强;必须对锐化结果再次进行滤波处理后,才可获得满意的边缘信息。 相似文献
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基于非线性滤波的水下地形辅助导航方法 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解决水下航行器惯性导航误差随时间积累问题,利用地形辅助导航技术进行导航位置修正。由于水下地形的非线性,对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)3种非线性滤波方法的水下地形辅助导航算法进行研究。针对传统基于单波束声纳量测模型在小起伏地形区域导航精度低、易发散问题,从提高量测地形信息量角度,建立了基于多波束测深声纳的量测模型。使用多波束实测地形数据进行仿真试验,结果表明:无论在粗糙地形区域还是较平坦地形区域,多波束量测模型有效缓解了3种方法易发散问题,提高了导航精度。 相似文献
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声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是对海洋内波监测的有效手段,但受到仪器本身和复杂的海洋环境噪声等影响,走航式ADCP记录的海流数据存在大量噪声,且混有流速异常值。为了进一步提高海洋内孤立波的提取精度与准确性,本文针对走航式ADCP海流数据特点引入IGG3方法的权函数因子,设计了一种抗差Vondrak滤波器,并与快速傅里叶变换、小波分析和滑动平均3种传统滤波方法进行对比,以验证抗差Vondrak滤波方法的有效性与优越性。研究结果表明,抗差Vondrak滤波方法不仅可以有效地滤除流速噪声,还可以自适应剔除海流观测数据中的异常值,由其提取出的内孤立波准确且各层水平流速清晰。因此,与传统滤波方法相比,抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取方面具有一定的优越性。 相似文献
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Since the past two decades, the time delay feedback control method has attracted more and more attention in chaos control studies because of its simplicity and efficiency compared with other chaos control schemes. Recently, it has been proposed to suppress low-dimensional chaos with the notch filter feedback control method, which can be implemented in a laser system. In this work, we have analytically determined the controllable conditions for notch filter feedback controlling of Chen chaotic system in terms of the Hopf bifurcation theory. The conditions for notch filter feedback controlled Chen chaoitc system having a stable limit cycle solution are given. Meanwhile, we also analysed the Hopf bifurcation direction, which is very important for parameter settings in notch filter feedback control applications. Finally, we apply the notch filter feedback control methods to the electronic circuit experiments and numerical simulations based on the theoretical analysis. The controlling results of notch filter feedback control method well prove the feasibility and reliability of the theoretical analysis. 相似文献
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集合资料同化方法的理论框架及其在海洋资料同化的研究展望 总被引：3，自引：1，他引：2
在海洋动力系统的数值模拟中,海洋资料同化是一种能够有效融合多源海洋观测资料和数值模式的方法。它不仅可以显著地提高数值模拟的效果,构造海洋再分析资料场,还能有效减少海洋和气候预报时模式初始条件的不确定性。因此,海洋资料同化对于海洋研究和业务化应用具有非常重要的意义。资料同化方法的研究一直是大气、海洋科学的热门课题之一。其中,集合卡尔曼滤波器(EnKF)是一种有效的资料同化方法,自提出以来经过了20多年的发展和改进,已经在海洋资料同化中得到了广泛的研究和应用。近年来,随着动力模式的不断发展和计算能力的提高,粒子滤波器由于不受模型线性和误差高斯分布假设的约束,也逐渐成为了当前资料同化方法研究的热点。本文分析和总结了目前关于集合卡尔曼滤波器和粒子滤波器的一些最新理论研究结果,在贝叶斯滤波理论的框架下讨论了这两类算法的关联和区别,以及各自在资料同化实践中的优势和不足。在此基础上,我们探讨了粒子滤波器应用于海洋模式资料同化的主要困难和目前可行的一些解决方法,展望了集合资料同化方法研究的新趋势,为集合资料同化方法的进一步发展和应用提供理论基础。 相似文献
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针对水下目标跟踪非线性跟踪精度问题,假设目标机动模型为恒转速运动模型,贝叶斯框架下,因扩展卡尔曼滤波跟踪方法进行模型在估计点的泰勒展开,忽略一阶以上高阶项,存在模型误差,比较了扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、容积卡尔曼滤波在高斯噪声干扰下滤波误差均方根,以及3种方法运行时间。仿真证明,非线性系统下状态维度为5,容积卡尔曼滤波跟踪的精度高于无迹卡尔曼滤波,无迹卡尔曼滤波高于扩展卡尔曼滤波。该研究为海上目标非线性测量系统提供仿真实例,为进一步滤波算法改进提供基础。 相似文献
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现代海洋/大气资料同化方法的统一性及其应用进展 总被引：9，自引：3，他引：9
海洋／大气资料同化的理论基础是用数值模式作为动力学强迫对观测信息进行提炼，或者说，从包含观测误差(噪声)的空间分布不均匀的实测资料中依据动力系统自身的演化规律(动力学方程或模式)来确定海洋／大气系统状态的最优估计。本文对主要的现代海洋／大气资料同化方法，包括最优插值(()ptimal Interpolation，简称()Ⅰ)、变分方法(3—Dimensional Variational和4—Dimensional Variational，分别简称3DVAR和4DVAR)和滤波方法(Filtering)的原理、算法设计和实际应用进行系统地回顾，并对这些资料同化方法的优缺点进行分析和讨论。在滤波框架下，所有的现代资料同化方法都被统一了：()Ⅰ和3DVAR是不随时间变化的滤波器，4DVAR和卡曼滤波是线性滤波器，即非线性滤波的退化情形；而集合滤波能构建非线性的滤波器，因为集合在某种程度上体现了系统的非高斯信息。一个非线性滤波器的主要优点是能计算和应用随时间变化的各阶误差统计距，如误差协方差矩阵。将非线性滤波器计算的随时间变化的误差协方差矩阵引入到（）Ⅰ或4DVAR中，也许能实质性地改进这些传统方法。在实际应用中，方法的优劣可能取决于所选用的数值模式和可获得的计算资源，因此需针对不同的问题选取不同的资料同化方法。由于各种资料同化方法具有统一性，因此可建立测试系统来评价这些方法，从而对各种方法获得更深入的理解，改进现有的资料同化技术，并提高人们对海洋／大气环境的预测能力。 相似文献
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The statistical observation localized equivalent-weights particle filter in a simple nonlinear model
Yuxin Zhao Shuo Yang Renfeng Jia Di Zhou Xiong Deng Chang Liu Xinrong Wu 《海洋学报(英文版)》2022,41(2):80-90
This paper presents an improved approach based on the equivalent-weights particle filter(EWPF) that uses the proposal density to effectively improve the traditional particle filter. The proposed approach uses historical data to calculate statistical observations instead of the future observations used in the EWPF’s proposal density and draws on the localization scheme used in the localized PF(LPF) to construct the localized EWPF. The new approach is called the statistical observation localized E... 相似文献
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借助于离散"解析"信号提出了一种对信号进行快速滤波的方法.与传统方法比较,手续简单,快速有效,尤其适用复杂多变的海洋长信号的滤波.以2个典型信号的带通滤波为例,验证了快速滤波方法的有效性,2个复杂海洋信号的滤波结果表明,此滤波方法在海洋信号分析中有应用意义. 相似文献
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EnKF和SIR-PF在贝叶斯滤波框架下的比较和结合 总被引：3，自引：0，他引：3
贝叶斯估计理论为非线性、非高斯系统的数据同化提供了一个统一的框架。在本文中,我们利用著名的洛伦茨吸引子(Lorenz'63)模式对两种基于贝叶斯滤波理论的数据同化方法——集合卡尔曼滤波器(EnKF)和重取样粒子滤波器(SIR-PF)——进行了较为全面的比较。比较的结果揭示了两种方法的优缺点:即当集合成员数目较多时,SIR-PF的同化效果优于EnKF;反之,则EnKF的表现较好。进一步地,我们使用统计方法分析了两者表现的差异和原因。最近提出的一种集合卡尔曼粒子滤波器(EnKPF)通过使用一个可控的参数整合EnKF和SIR-PF的分析格式,可以结合两者的优点。本文在充分比较两种方法的前提下,重新阐释并改进了原有的EnKPF算法,使之适用于非线性的观测算子。通过使用相同的洛伦茨模式实验,我们揭示了EnKPF实质上提供了关于EnKF和SIR-PF的连续插值,使得后两者可以视为其特殊情况。并且,在集合成员数目有限的前提下,EnKPF可以在一定程度上避免滤波退化的发生,取得优于EnKF和SIR-PF的同化效果。 相似文献
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Surface currents measured by high frequency （HF） radar arrays are assimilated into a regional ocean model over Qingdao coastal waters based on Kalman filter method. A series of numerical experiments are per- formed to evaluate the performance of the data assimilation schemes. In order to optimize the analysis pro- cedure in the traditional ensemble Kalman filter （ENKF）, a different analysis scheme called quasiensemble Kaman filter （QENKF） is proposed. The comparisons between the ENKF and the QENKF suggest that both them can improve the simulated error and the spatial structure. The estimations of the background error covariance （BEC） are also assessed by comparing three different methods： Monte Carlo method; Canadian quick covariance （CQC） method and data uncertainty engine （DUE） method. A significant reduction of the root-mean-square （RMS） errors between model results and the observations shows that the CQC method is able to better reproduce the error statistics for this coastal ocean model and the corresponding external forcing. In addition, the sensibility of the data assimilation system to the ensemble size is also analyzed by means of different scales of the ensemble size used in the experiments. It is found that given the balance of the computational cost and the forecasting accuracy, the ensemble size of 50 will be an appropriate choice in the Qingdao coastal waters. 相似文献