[發(fā)明專利]一種基于水下滑翔機的內(nèi)孤立波參數(shù)提取算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211064070.4
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115422746B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王智峰;崔俊男;夏浩峰;過武宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué);中國人民解放軍海軍潛艇學(xué)院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06F17/16;G06F18/231;G06F18/22
• 代理公司: 北京開陽星知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

1.一種基于水下滑翔機的內(nèi)孤立波參數(shù)提取算法，其特征為：所述的提取算法采用滑翔機矩陣進行觀測，所述的滑翔機矩陣指的是：在同一時間、以空間矩陣的形式在不同地點投放若干水下滑翔機，通過若干水下滑翔機同時觀測，包括如下步驟：

步驟1、提取水下滑翔機觀測的時空數(shù)據(jù)，所述的時空數(shù)據(jù)包括滑翔機機器號、觀測剖面號、測點經(jīng)緯度、觀測時間、溫度、鹽度、密度、水深，采用層次聚類分析法對時空數(shù)據(jù)進行分析，得到同時空數(shù)據(jù)集；

步驟2、將同時空數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)進行等深度區(qū)間插值，求得同深度平均數(shù)據(jù)，隨后將單剖面數(shù)據(jù)與同深度平均數(shù)據(jù)進行對比，計算歐氏距離，并進行判定；所述的單剖面數(shù)據(jù)指的是：由層次聚類分析得到的每組數(shù)據(jù)中有多個不同滑翔機不同時間的剖面數(shù)據(jù)時，同一組中的單一剖面信息即單剖面數(shù)據(jù)；

步驟3、將等密面最大深度差大于25m、最大深度差所在深度大于20m的可疑序列提取，對其機器號、剖面號、平均密度進行數(shù)據(jù)和計算，得到海洋分層情況、浮頻率和內(nèi)孤立波振幅；

步驟4、根據(jù)海洋分層情況及內(nèi)孤立波振幅，按照內(nèi)孤立波理論最佳適用范圍選擇合適的內(nèi)孤立波理論反演內(nèi)孤立波對等密面的影響，與原始剖面結(jié)合，最后輸出包含內(nèi)孤立波信息的密度剖面。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于水下滑翔機的內(nèi)孤立波參數(shù)提取算法，其特征為：所述的步驟1中，采用自下而上的層次聚類分析法，在計算距離時，首先計算樣本之間的歐幾里得距離，在形成類群之后，再計算類與類之間的距離；類與類的距離計算方法為最短距離法或最長距離法或類平均距離法或中心距離法。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于水下滑翔機的內(nèi)孤立波參數(shù)提取算法，其特征為：所述的步驟1中，首先將同一任務(wù)當中的所有滑翔機觀測到的所有剖面進行提取，分別提取每個觀測剖面對應(yīng)的機器號n_M、剖面號n_P、入水點經(jīng)緯度lon和lat、剖面平均時間參數(shù)并將時間進行無量綱處理，如式(1)所示，使之滿足時空聚類分析數(shù)量級要求：

式(1)中，是單一剖面觀測時間的平均值，單位為秒，r_t是聚類分析空間閾值c_s與時間閾值c_T的比值，即r_t＝c_s/c_T；

然后，構(gòu)建時空數(shù)據(jù)的三維矩陣，有：

假設(shè)按照聚類標準三維矩陣被分成了m個不相交的類別C₁，C₂，...，C_m，則其中兩類C_α和C_β的距離表示為：

式(3)中，Δ為距離算子，Δ_a，b表示樣本a到樣本b的歐氏距離；表示類C_α中第i個樣本的經(jīng)緯度及平均時間參數(shù)；

計算中，最短距離法表示為：

最長距離法表示為：

類平均距離法表示為：

中心距離法表示為：

式(7)中，和分別指類C_α和C_β的中心，即C_α和C_β中樣本的平均值。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于水下滑翔機的內(nèi)孤立波參數(shù)提取算法，其特征為：所述的步驟1中，選擇最短距離法對時空數(shù)據(jù)進行分析，分析時，將原始時空數(shù)據(jù)按照經(jīng)緯度及平均時間參數(shù)距離小于各自的閾值的標準，分成M組數(shù)據(jù)，每組中包含m個剖面信息；同組時空數(shù)據(jù)為時空一致數(shù)據(jù)時，組內(nèi)滑翔機時空數(shù)據(jù)具有相似的觀測結(jié)果；對數(shù)據(jù)進行分組后，輸出分組的組號N_G、機器號N_M、剖面號N_P：如公式(8)所示：

Data₁＝[N_G，N_M，N_P]????(8)。