[發明專利]一種基于混合模型的混合浪波高和周期聯合分布構建方法

有效

• 申請號: 201811294468.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109583030B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 董勝;黃煒楠;趙玉良
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王丹丹

1.一種基于混合模型的混合浪波高和周期聯合分布構建方法，其特征在于包括：

A、選擇原始分布函數；

B、建立二維混合模型；

令V＝(X,Y)表示樣本為n的觀測值，X和Y分別代表上跨零點波高和對應的周期，則X和Y的混合分布模型可以表示為

其中，ζ＝{ω,θ}表示模型變量,ω_j表示各個成分的相對頻率，滿足ω_j∈[0,1],θ_j表示第j個混合分布模型成分的參數；

C、構造EM算法的Q函數；

其中，變量H＝{H_i}_{i＝1,2,…,n}用來表示產生對應觀測值的成分；

D、選取迭代計算的初值；

E、計算混合分布模型參數；

采用EM算法計算混合分布模型參數，EM算法包含了E步驟和M步驟，E步驟就是根據前一個ζ(r)計算步驟C中的Q(ζ)，M步驟是求解Q(ζ)的極大值并得到ζ(r+1)；

在進行M步驟時，將步驟C中的Q(ζ)分解為兩項，即：

對第一項取最大值，權值用下式估計：

第二項的極大值根據其偏導數為0得到：

F、構建波高和周期的混合分布模型。

2.根據權利要求1所述的基于混合模型的混合浪波高和周期聯合分布構建方法，其特征在于：所述步驟A中，采用二維對數正態分布和Gumbel logistic分布，

二維對數正態分布表示為：

式中，(ξ_x,ε_x)和(ξ_y,ε_y)分別為ln(X)和ln(Y)的數學期望和標準差，ρ為X和Y的相關系數；

Gumbel logistic分布的概率密度函數表示為：

式中，(u_x,α_x)和(u_y,α_y)分別為X和Y的數學期望和標準差，η為描述X和Y關系的相依性系數。

3.根據權利要求2所述的基于混合模型的混合浪波高和周期聯合分布構建方法，其特征在于，所述步驟D中，采用隨機法選取EM算法的初值，將觀測值隨機分為兩組，表示兩個成分，對于每一個觀測值v_i，如果其被分配到第j組，則認為這個觀測值只由第j個成分的模型產生，第j個成分的模型參數θ_j可根據第j組的子樣本估計得到。

4.根據權利要求1所述的基于混合模型的混合浪波高和周期聯合分布構建方法，其特征在于，所述步驟E中，當||ζ^(r+1)-ζ^(r)||＜ε ε＞0時，迭代停止。

5.根據權利要求1所述的基于混合模型的混合浪波高和周期聯合分布構建方法，其特征在于：將通過EM算法得到混合模型的解代到步驟B中的分布模型中，得到二維混合分布模型。