[發(fā)明專利]基于無線微波衰減特征遷移學習的濃霧監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010050327.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111274911B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊濤;洪岱;鄭鑫;師鵬飛;秦友偉;李振亞
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發(fā)明公開了一種基于無線微波衰減特征遷移學習的濃霧監(jiān)測方法，通過將預處理后的微波衰減信號強度數(shù)據(jù)進行小波變換得到時頻圖，對時頻圖尺寸大小進行調(diào)整，得到調(diào)整圖像，將訓練集輸入Alexnet網(wǎng)絡進行訓練，在Alexnet網(wǎng)絡達到預設要求時，根據(jù)Alexnet網(wǎng)絡當前的網(wǎng)絡參數(shù)確定Alexnet網(wǎng)絡模型，并利用Alexnet網(wǎng)絡模型對測試集進行檢測，輸出測試集中各個調(diào)整圖像的網(wǎng)絡檢測結(jié)果，根據(jù)網(wǎng)絡檢測結(jié)果和預設的反演公式計算測試集中各個調(diào)整圖像的濃霧液態(tài)水含量，以根據(jù)各個濃霧液態(tài)水含量計算測試集中各個調(diào)整圖像對應的能見度，可以提高能見度等濃霧參數(shù)監(jiān)測的靈活性，提升所得能見度等濃霧參數(shù)的準確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣象因子監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線微波衰減特征遷移學習的濃霧監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

濃霧是一種對人類生產(chǎn)生活的影響較大的氣象現(xiàn)象：一方面，濃霧會導致能見度降低從而對交通運輸產(chǎn)生巨大影響，造成嚴重的生命及財產(chǎn)損失；另一方面，空氣污染物與濃霧結(jié)合形成煙霧會對動植物產(chǎn)生危害。常用的濃霧監(jiān)測方法有人工觀測法，透射計法以及測量散射系數(shù)的儀器和衛(wèi)星監(jiān)測等。其中，人工觀測是通過觀測者當前位置已知距離處物體的外觀或遮擋來估算可見性，受人的主觀性影響較大，且不能給出濃霧準確的量級；透射計測量通過計算水平方向的平均消光系數(shù)來估測濃霧濃度：發(fā)射器發(fā)出的調(diào)制磁通量為平均功率恒定的光，接收器包含一個光電探測器，用來測量落在上面的光，雖然這種儀器測量十分精確，但是成本非常高；測量光的散射系數(shù)的儀器通過將光束集中在小體積的空氣上，在足夠大的角度和非關(guān)鍵方向上散射的光的比例可以通過光度測定方法確定。然而這種技術(shù)只允許測量很小的樣品體積，因此獲得的能見度代表性差；衛(wèi)星監(jiān)測具有空間覆蓋面積大的優(yōu)勢，然而，這種技術(shù)很難提供準確的地面監(jiān)測數(shù)據(jù)，也很難區(qū)分觀測結(jié)果是否為實際霧或是云霧。可見傳統(tǒng)的濃霧監(jiān)測往往存在局限性，相應的監(jiān)測結(jié)果準確性低。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提出一種基于無線微波衰減特征遷移學習的濃霧監(jiān)測方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種基于無線微波衰減特征遷移學習的濃霧監(jiān)測方法，包括如下步驟：

S10，獲得微波信號接收端針對大氣測量獲得的微波衰減信號強度數(shù)據(jù)，并對微波衰減信號強度數(shù)據(jù)進行預處理；

S20，將預處理后的微波衰減信號強度數(shù)據(jù)進行小波變換得到時頻圖；

S30，對時頻圖尺寸大小進行調(diào)整，得到調(diào)整圖像，使所述調(diào)整圖像符合預訓練的Alexnet網(wǎng)絡的輸入要求；

S40，將調(diào)整圖像劃分為測試集和訓練集，確定訓練集中各個調(diào)整圖像的狀態(tài)標簽，將訓練集輸入Alexnet網(wǎng)絡進行訓練，在Alexnet網(wǎng)絡輸出的狀態(tài)檢測結(jié)果與訓練集的狀態(tài)標簽之間的差距達到預設要求時，根據(jù)Alexnet網(wǎng)絡當前的網(wǎng)絡參數(shù)確定Alexnet網(wǎng)絡模型，并利用Alexnet網(wǎng)絡模型對測試集進行檢測，輸出測試集中各個調(diào)整圖像的網(wǎng)絡檢測結(jié)果；

S50，根據(jù)網(wǎng)絡檢測結(jié)果和預設的反演公式計算測試集中各個調(diào)整圖像的濃霧液態(tài)水含量，根據(jù)各個濃霧液態(tài)水含量計算測試集中各個調(diào)整圖像對應的能見度。

在一個實施例中，對微波衰減信號強度數(shù)據(jù)進行預處理的過程包括：

識別微波衰減信號強度數(shù)據(jù)中的丟失數(shù)據(jù)，對丟失數(shù)據(jù)進行插補，并剔除微波衰減信號強度數(shù)據(jù)中大于響應閾值的噪聲數(shù)據(jù)。

在一個實施例中，將預處理后的微波衰減信號強度數(shù)據(jù)進行小波變換得到時頻圖的過程包括：

S31，確定尺度參數(shù)a，根據(jù)尺度參數(shù)a確定小波基，將小波基與預處理后的微波衰減信號強度數(shù)據(jù)比較，得到多個片段信號；

S32，計算一個片段信號的連續(xù)小波變換系數(shù)C1，連續(xù)小波變換系數(shù)C1表示小波基與相應片段信號的相似程度；