[發(fā)明專利]基于動(dòng)態(tài)貝葉斯平均的土壤濕度融合方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010736872.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111859303B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;袁慧玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/18
• 分類號(hào): G06F17/18;G01N33/24;G01S19/42
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 盧亞麗

1.一種基于動(dòng)態(tài)貝葉斯平均的土壤濕度融合方法，其特征在于該方法包括：

步驟1：數(shù)據(jù)獲取和訓(xùn)練、測試集劃分；

步驟2：數(shù)據(jù)變換及偏差訂正；通過數(shù)據(jù)變換將土壤濕度資料進(jìn)行正態(tài)化處理，使用Box-Cox轉(zhuǎn)換，其變換公式為：

其中y為需要轉(zhuǎn)換的變量，γ為Box-Cox參數(shù)；

步驟3：根據(jù)動(dòng)態(tài)貝葉斯算法獲取動(dòng)態(tài)權(quán)重；

步驟4：動(dòng)態(tài)權(quán)重分配并進(jìn)行數(shù)據(jù)逆變換；

步驟5：生成土壤濕度融合產(chǎn)品；

所述步驟3中的動(dòng)態(tài)貝葉斯算法流程具體包括：

步驟31：選取系列時(shí)間窗口T₁,T₂,T₃,T₄,…,T_n將訓(xùn)練集作n次劃分；

步驟32：滑動(dòng)時(shí)間窗口，獲取訓(xùn)練期動(dòng)態(tài)權(quán)重；計(jì)算用于融合的N個(gè)產(chǎn)品f_i在已知觀測O的情況下的后驗(yàn)概率p(f_i|O)分別作為子訓(xùn)練集的在時(shí)刻t的權(quán)重w_i，當(dāng)f與觀測分布越接近，w_i越大；其中i為模式與觀測匹配點(diǎn)的序號(hào)；

步驟33：優(yōu)化最優(yōu)訓(xùn)練時(shí)間尺度參數(shù)T；由訓(xùn)練期動(dòng)態(tài)權(quán)重結(jié)果，對(duì)訓(xùn)練期產(chǎn)品進(jìn)行融合，并進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)用戶需要，從時(shí)間窗口中選取最優(yōu)時(shí)間尺度參數(shù)T；

步驟34：根據(jù)最優(yōu)訓(xùn)練時(shí)間尺度參數(shù)T對(duì)測試集進(jìn)行劃分；

步驟35：對(duì)每個(gè)t時(shí)刻更新單個(gè)產(chǎn)品f_i在新數(shù)據(jù)情景下的p(f_i|O)，獲取動(dòng)態(tài)權(quán)重w_i(t)；

所述步驟35中，單個(gè)產(chǎn)品f_i的權(quán)重w_i(t)為隨時(shí)間t變化的動(dòng)態(tài)權(quán)重而非靜態(tài)權(quán)重，其計(jì)算公式為：

其核心思想是通過迭代使得目標(biāo)函數(shù)F[y(t),f(t),O,σ_i²]最優(yōu)，其具體實(shí)施步驟為：

S1：初始化；第一次迭代i＝0時(shí)，設(shè)置w_i(t)＝1/N，則方差σ_i²可以表示為:

S2:計(jì)算目標(biāo)函數(shù)F[y(t),f(t),O,σ_i²]；

S3:計(jì)算w_i(t)，以及σ_i²；

S4：更新目標(biāo)函數(shù)F[y(t),f(t),O,σ_i²]；

S5：檢查是否收斂；若收斂，則停止迭代，反之繼續(xù)迭代直至達(dá)到最大迭代次數(shù)；

所述步驟4的動(dòng)態(tài)權(quán)重分配并進(jìn)行數(shù)據(jù)逆變換流程具體包括：

步驟41：對(duì)每個(gè)t時(shí)刻利用動(dòng)態(tài)貝葉斯平均進(jìn)行動(dòng)態(tài)權(quán)重分配，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，融合方法為:

其中y為t時(shí)刻融合土壤濕度，取概率密度函數(shù)p[y|f₁，...，f_N]的Q分位；

步驟42：進(jìn)行數(shù)據(jù)逆變換，制作優(yōu)化的土壤濕度產(chǎn)品。

2.一種執(zhí)行權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)貝葉斯平均的土壤濕度融合方法的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)分為4個(gè)模塊：數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)變換模塊、動(dòng)態(tài)權(quán)重獲取模塊、數(shù)據(jù)逆變換模塊；

其中，

數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取土壤濕度模式、衛(wèi)星以及觀測數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)變換模塊用于將數(shù)據(jù)獲取模塊獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)化處理和偏差訂正；

動(dòng)態(tài)權(quán)重獲取模塊用于對(duì)變換后的數(shù)據(jù)分配動(dòng)態(tài)的產(chǎn)品權(quán)重；

動(dòng)態(tài)逆變換模塊用于處理動(dòng)態(tài)權(quán)重，融合產(chǎn)品，并進(jìn)行正態(tài)逆變換處理。