[發明專利]基于逆向局地化的確定性分析集合生成方法及系統

在審

• 申請號: 201810697284.2
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109033029A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 冷洪澤;宋君強;曹小群;趙軍;張衛民;任開軍;吳建平;銀福康;楊錦輝;劉柏年
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種基于逆向局地化的確定性分析集合生成方法，其特征在于實施步驟包括：

1)使用上一個階段的分析狀態集合成員獨立運行N個預報模式，得到N個預報集合成員根據N個預報集合成員計算預報集合狀態平均值

2)將N個預報集合成員分別減去預報集合狀態平均值得到的預報集合偏差矩陣作為預報誤差協方差矩陣的平方根矩陣其中為第i個預報集合成員減去預報集合狀態平均值得到的第i個預報偏差向量，為預報集合狀態平均值；

3)使用5階緊支權重函數構造相關矩陣的平方根矩陣C^1/2，然后計算局地化的預報誤差協方差平方根矩陣Z^b；

4)結合觀測算子，計算投影到觀測空間的局地化背景誤差協方差平方根矩陣Y^b：

5)基于投影到觀測空間的局地化背景誤差協方差平方根矩陣Y^b、觀測誤差協方差矩陣R，計算增益矩陣(Y^b)^TR^-1以作為觀測更新向量的權重矩陣：

6)計算預報集合狀態平均值在觀測空間的投影其中H(·)為在觀測空間的投影函數；

7)基于觀測狀態在觀測空間的投影y^o和預報集合狀態平均值在觀測空間的投影得到更新向量

8)基于增益矩陣(Y^b)^TR^-1計算控制變量的分析誤差協方差矩陣P^w,a；

9)基于增益矩陣(Y^b)^TR^-1、更新向量控制變量的分析誤差協方差矩陣P^w,a三者，計算控制變量分析值

10)基于控制變量分析值預報集合狀態平均值局地化的預報誤差協方差平方根矩陣Z^b三者，計算分析狀態均值

11)基于局地化的預報誤差協方差平方根矩陣Z^b、控制變量的分析誤差協方差矩陣P^w,a，計算帶局地化信息的狀態變量分析誤差協方差矩陣P^a；

12)構造狀態變量分析誤差協方差矩陣的平方根矩陣Z^a；

13)根據狀態變量分析誤差協方差矩陣的平方根矩陣Z^a、相關矩陣的平方根矩陣C^1/2，為每個集合成員計算分析增量

14)針對每個集合成員，將分析狀態均值與分析增量求和，得到每個集合成員的最終的分析狀態，其集合作為初始狀態集合

2.根據權利要求1所述的基于逆向局地化的確定性分析集合生成方法，其特征在于，步驟3)中計算局地化的預報誤差協方差平方根矩陣Z^b如式(10)所示；

式(10)中，為局地化的預報誤差協方差平方根矩陣Z^b中的第i個子矩陣，i∈{1,2,...,N}，N為預報集合成員數量，diag(·)表示將向量進行對角矩陣化，得到的對角矩陣每行的對角元素為向量的對應行的元素，表示對角矩陣與平方根矩陣C^1/2相乘，C^1/2表示使用5階緊支權重函數構造的相關矩陣的平方根矩陣。

3.根據權利要求1所述的基于逆向局地化的確定性分析集合生成方法，其特征在于，步驟4)中計算投影到觀測空間的局地化背景誤差協方差平方根矩陣Y^b的函數表達式如式(11)所示；

式(11)中，N為預報集合成員數量，diag(·)表示將向量進行對角矩陣化，表示第i個預報集合成員在觀測空間的投影，表示預報集合狀態平均值在觀測空間的投影，表示投影到觀測空間的相關矩陣的平方根矩陣，i∈{1,2,...,N}，表示預報集合成員與狀態平均值在觀測空間投影之差對角矩陣化后與相關矩陣平方根矩陣的乘積。