[發明專利]一種蒸發波導時空態勢壓縮感知方法

有效

• 申請號: 201310259198.0
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103399361A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 芮國勝;田文飚;劉云飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種蒸發波導時空態勢壓縮感知方法，包含四個步驟：步驟A.觀測，即依托海洋浮標系統、依據三維觀測模型，隨機、分散地采集數據和休眠；步驟B.稀疏等價，即通過等價的方式得到滿足形式上的對稀疏系數α的壓縮感知；步驟C.數據重構，即已知觀測值矢量，觀測矩陣和稀疏基矩陣，利用最優化算法求解優化問題min||α||_SL0?s.t.Y＝ΦΨα，通過較少觀測值重構出所觀測的氣象數據，其中||α||_SL0為α的平滑零范數；步驟D.數值計算，即利用Monin-Obukhov相似理論，依據所感知氣象數據完成蒸發波導時空態勢壓縮感知；其特征在于，步驟A.觀測過程依托海洋浮標系統、依據三維觀測模型控制每個浮標隨機、分散地采集數據和休眠，即用M個滿足Bernoulli分布的三維矩陣單元觀測海上的溫度、壓強、濕度等氣象數據，觀測單元對應第m次觀測過程，其中M代表觀測數，元素為1對應數據采集點，為0則對應非采集點，實際控制各傳感器的休眠與工作，一頁中每個元素對應一個傳感器，矩陣的頁則代表一段時間內的傳感器狀態切換的時刻；所述觀測過程在數學上可被抽象為降維過程，本質上是M次三維矩陣的內積，第m次觀測過程即：

其中X_h為待觀測某氣象數據時空分布，元素描述了緯度為i、經度為j處，k時刻的該氣象數據值。

2.如權利要求1所述的蒸發波導時空態勢壓縮感知方法，其特征在于，步驟A.觀測過程中所述總觀測數目M小于以常規的、滿足Shannon采樣定律的速率對X_h采樣的規模N。

3.如權利要求1所述的蒸發波導時空態勢壓縮感知方法，其特征在于，為求解步驟C中所述優化問題，采用以下具體步驟：

C1.初始化，初始解初始殘差R₀＝Y，迭代索引l＝0，初始支撐集

C2.計算相關系數，V＝Ψ^TΦ^TR_l，l＝l+1；

C3.原子擴充，Ω＝{前若干個最大|v_i|的索引}并滿足||V_Ω||₂≥μ·||V||₂，其中V_Ω為以Ω為索引的V中元素構成的矢量，μ為原子擴充規模控制參數并在(0，1]內取值，

C4.原子剔除，最小二乘信號估計僅保留對應的支撐集}；

C5.更新，殘差若||R_l||₂＞||R_l-1||₂，輸出否則返回步驟C2進行下一步迭代。