[發(fā)明專利]一種基于防脈沖平均濾波法和一階滯后濾波法的海洋風(fēng)速仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710950603.1
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107609309B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘天峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安思繆智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08
• 代理公司: 北京高航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 喬浩剛

本發(fā)明提供一種基于防脈沖平均濾波法和一階滯后濾波法的海洋風(fēng)速仿真方法，包括：步驟一：利用無人機(jī)采集海洋數(shù)據(jù)采樣點的風(fēng)速數(shù)據(jù)，得到海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)集；步驟二：將采樣到的海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行提取并統(tǒng)計，得到海面風(fēng)速參考值，對海面風(fēng)速參考值進(jìn)行合理閾值判斷，采用逐漸逼近的閾值設(shè)置方式對海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理；步驟三：將預(yù)處理好的海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行防脈沖平均濾波處理，得到一次濾波數(shù)據(jù)；步驟四：將一次濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行一階滯后濾波處理，得到二次濾波數(shù)據(jù)。本發(fā)明對海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的濾波處理；提高無人機(jī)采集到的易受到不穩(wěn)定因素干擾的測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與精確度；通過兩種經(jīng)典算法的結(jié)合，為濾波算法的改進(jìn)提供了一條新的路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)氣象數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，尤其涉及無人機(jī)穩(wěn)定運動下測量擾動風(fēng)場的數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段海洋數(shù)據(jù)采集主要使用航空遙感、衛(wèi)星遙感、海洋數(shù)據(jù)浮標(biāo)、海床基自動觀測等手段，基本采用遠(yuǎn)距離采集數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)秸军c的方式，但這種方式存在明顯的數(shù)據(jù)精度不足的問題，而無人機(jī)采集海洋數(shù)據(jù)的出現(xiàn)則很好的解決了這個問題，并且也不需要像海洋調(diào)查船一樣，近距離采集數(shù)據(jù)，但無人機(jī)采集數(shù)據(jù)由于存在無人機(jī)自身擾動風(fēng)場的干擾，因而也存在數(shù)據(jù)本身噪點過多，信息準(zhǔn)確性不夠的情況，而本發(fā)明通過結(jié)合兩種經(jīng)典濾波算法，很好的解決了數(shù)據(jù)噪點過多的問題。

在“防脈沖平均濾波法”中，通過采用連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值，然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值作為本次的有效值來進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理，其優(yōu)點是對于脈沖噪點干擾與幅值變化不大的隨機(jī)干擾都有良好的抑制作用，但缺點是波形仍然有一些不平滑，信號中仍然包含不少隨機(jī)噪點，波形的最大幅值有所下降。在一階滯后濾波法中，通過取滯后系數(shù)a＝0～ 1，計算本次濾波結(jié)果＝(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果，優(yōu)點是通過a的合理取值，可以很好的消除隨機(jī)噪點，使波形變得平滑，但缺點是靈敏度較低，對于幅值變化不大的波形處理效果不明顯。而本發(fā)明創(chuàng)造性的結(jié)合兩種經(jīng)典濾波算法，提出了防脈沖平均濾波法和一階滯后濾波法相結(jié)合的海洋數(shù)據(jù)仿真方法，有效的結(jié)合了兩種經(jīng)典算法的優(yōu)點，且通過兩種經(jīng)典算法的結(jié)合，缺點得以彌補(bǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有無人機(jī)采集海洋數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性不足的問題，本發(fā)明提供一種基于防脈沖平均濾波法和一階滯后濾波法的海洋風(fēng)速仿真方法，能夠很好的解決無人機(jī)自身擾動風(fēng)場干擾問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于防脈沖平均濾波法和一階滯后濾波法的海洋風(fēng)速仿真方法，包括以下步驟：

步驟一：利用無人機(jī)采集海洋數(shù)據(jù)采樣點的風(fēng)速數(shù)據(jù)，得到海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)集；

步驟二：將采樣到的海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行提取并統(tǒng)計，得到海面風(fēng)速參考值，對海面風(fēng)速參考值進(jìn)行合理閾值判斷，采用逐漸逼近的閾值設(shè)置方式對海洋風(fēng)速數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)處理；

步驟三：將預(yù)處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行防脈沖平均濾波處理，得到一次濾波數(shù)據(jù)；

步驟四：將一次濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行一階滯后濾波處理，得到二次濾波數(shù)據(jù)；

步驟五：將二次濾波數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化繪圖，得到曲線圖。

優(yōu)選的，步驟二中，所述海面風(fēng)速參考值由下式獲得：

其中，sp(x)是采集到的海面風(fēng)速數(shù)據(jù)集；x1與x2分別表示sp(x)風(fēng)速數(shù)據(jù)集中沒有無人機(jī)自身擾動風(fēng)場干擾的始末數(shù)據(jù)點。

優(yōu)選的，步驟二中，所述預(yù)處理通過下式實現(xiàn)：

其中，level表示每次逐步逼近設(shè)置的閾值。

優(yōu)選的，步驟三中，所述防脈沖平均濾波處理通過下式實現(xiàn)：

sp1(n)＝sp(i:(i+n1-1))