海洋環(huán)境場的建模與預(yù)報工作是海洋科學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容,高精度、高分辨的環(huán)境參數(shù)對于水聲傳播、目標(biāo)探測、水聲通信等相關(guān)研究具有重要的作用。由于海洋環(huán)境復(fù)雜多變,且區(qū)域廣袤,對于有限的觀測資源,如何高效采集海洋環(huán)境場參數(shù)的關(guān)鍵時空樣本,以提高預(yù)報的準(zhǔn)確性,已成為近年來海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域研究的重點和難點問題之一。海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)可以通過潛標(biāo)/浮標(biāo)等固定節(jié)點或攜帶傳感器的移動節(jié)點采樣獲得。由于在海洋中大范圍布放固定觀測節(jié)點成本高昂,而移動節(jié)點具有觀測靈活且覆蓋范圍廣的優(yōu)點,近年來,以自主水下航行器、水下滑翔機等移動觀測節(jié)點為代表的自適應(yīng)采樣技術(shù)逐漸成為研究重點。水下移動節(jié)點的自適應(yīng)采樣問題在數(shù)學(xué)上可建模為一個約束優(yōu)化的路徑規(guī)劃問題,即在環(huán)境預(yù)報場的基礎(chǔ)上,根據(jù)給定的觀測任務(wù)和平臺資源的限制,優(yōu)化得到最佳的觀測路徑,以實現(xiàn)觀測資源在相關(guān)準(zhǔn)則下的最佳利用,減小環(huán)境場預(yù)報的誤差。本文基于海洋動力模式預(yù)報輸出,以提高環(huán)境場后驗估計精度為主要目標(biāo),研究水下移動節(jié)點自適應(yīng)采樣的路徑規(guī)劃方法,主要工作包括以下三項內(nèi)容。首先,本文基于海洋動力模式輸出的溫度場模型,提出移動節(jié)點自適應(yīng)采樣路徑規(guī)劃的優(yōu)化目標(biāo),并根... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

016年6月某一時刻的ROMS南海溫度預(yù)報場及其梯度場

2水下移動節(jié)點自適應(yīng)采樣路徑規(guī)劃方法13(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖2.2ROMS數(shù)據(jù)同化前后的結(jié)果以及ROMS數(shù)據(jù)同化前后的誤差與ROMS數(shù)據(jù)同化前的溫度梯度比較。(a)、(c)、(e)是實驗海區(qū)中水平方向坐標(biāo)為(10km,10km)、(10km,20km)、(20km,10km)的點在ROMS數(shù)據(jù)同化前后的垂直溫度剖面結(jié)果，(b)、(d)、(f)是實驗海區(qū)中水平方向坐標(biāo)為(10km,10km)、(10km,20km)、(20km,10km)的點在ROMS數(shù)據(jù)同化前后的溫度剖面誤差絕對值和該剖面數(shù)據(jù)同化前的溫度梯度對比

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文283靜態(tài)環(huán)境場自適應(yīng)采樣路徑規(guī)劃仿真本章將基于第二章的自適應(yīng)采樣路徑規(guī)劃方法，設(shè)計靜態(tài)二維平面的移動節(jié)點路徑規(guī)劃仿真實驗，并將二維平面的自適應(yīng)采樣方法拓展到三維空間中，對基于蟻群算法的三維路徑規(guī)劃方法進(jìn)行仿真驗證。本章通過二維高分辨數(shù)據(jù)同化算法，分析并對比蟻群算法和遺傳算法的自適應(yīng)采樣效果，說明不同路徑優(yōu)化算法的采樣路徑特點及其優(yōu)劣，再通過三維高分辨數(shù)據(jù)同化的方法，評估蟻群算法在三維溫度場的自適應(yīng)采樣效果。本章將分別在靜態(tài)的二維垂直溫度剖面、二維水平溫度剖面和三維溫度場上開展仿真實驗，并考慮海域大小與移動節(jié)點數(shù)量的配比，設(shè)計單移動節(jié)點和多移動節(jié)點的路徑規(guī)劃仿真實驗。此外，本章將分析不同的梯度分辨率下的采樣數(shù)據(jù)對高分辨插值誤差的影響，并提出現(xiàn)有建模環(huán)境下的最優(yōu)梯度分辨率。3.1海洋環(huán)境預(yù)報場數(shù)據(jù)本章的海洋環(huán)境預(yù)報場數(shù)據(jù)來源于2016年6月在中國南海開展的海試實驗，該實驗使用ROMS海洋動力模式輸出，為數(shù)據(jù)同化提供環(huán)境預(yù)報場，然后將各環(huán)境傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)處理后輸入ROMS中完成數(shù)據(jù)同化，更新ROMS下一步預(yù)測的初始環(huán)境場，提高后續(xù)環(huán)境場的預(yù)報精度。海試中主要的環(huán)境傳感器包括四個固定TD/CTD觀測陣和搭載在AUV上的CTD設(shè)備，其中二號TD/CTD陣的實測溫度如圖3.1所示。圖3.1二號TD/CTD陣實測溫度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國全球業(yè)務(wù)化海洋學(xué)預(yù)報系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 王輝,萬莉穎,秦英豪,王毅,楊學(xué)聯(lián),劉洋,邢建勇,陳莉,王彰貴,仉天宇,劉桂梅,楊清華,吳湘玉,劉欽燕,王東曉.  地球科學(xué)進(jìn)展. 2016(10)
[2]基于蟻群算法的水下潛器三維空間路徑規(guī)劃[J]. 劉利強,于飛,戴運桃.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2008(14)

博士論文
[1]捕捉環(huán)境不確實性的聲學(xué)—動力數(shù)據(jù)同化技術(shù)[D]. 金麗玲.浙江大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于多源數(shù)據(jù)的聲速場分布式反演與跟蹤方法[D]. 陳小宇.浙江大學(xué) 2018
[2]基于改進(jìn)蟻群算法的三維無人機路徑規(guī)劃的研究與實現(xiàn)[D]. 于濤.重慶大學(xué) 2017
[3]基于遺傳算法的移動機器人路徑規(guī)劃[D]. 張小兵.西安建筑科技大學(xué) 2014



本文編號：3091293