發(fā)布時(shí)間：2021-03-20 16:19

　　海洋環(huán)境場(chǎng)的建模與預(yù)報(bào)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(duì)于水聲傳播、目標(biāo)探測(cè)、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(duì)于有限的觀測(cè)資源,如何高效采集海洋環(huán)境場(chǎng)參數(shù)的關(guān)鍵時(shí)空樣本,以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,已成為近年來海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題之一。海洋環(huán)境觀測(cè)數(shù)據(jù)可以通過潛標(biāo)/浮標(biāo)等固定節(jié)點(diǎn)或攜帶傳感器的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采樣獲得。由于在海洋中大范圍布放固定觀測(cè)節(jié)點(diǎn)成本高昂,而移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有觀測(cè)靈活且覆蓋范圍廣的優(yōu)點(diǎn),近年來,以自主水下航行器、水下滑翔機(jī)等移動(dòng)觀測(cè)節(jié)點(diǎn)為代表的自適應(yīng)采樣技術(shù)逐漸成為研究重點(diǎn)。水下移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)采樣問題在數(shù)學(xué)上可建模為一個(gè)約束優(yōu)化的路徑規(guī)劃問題,即在環(huán)境預(yù)報(bào)場(chǎng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)給定的觀測(cè)任務(wù)和平臺(tái)資源的限制,優(yōu)化得到最佳的觀測(cè)路徑,以實(shí)現(xiàn)觀測(cè)資源在相關(guān)準(zhǔn)則下的最佳利用,減小環(huán)境場(chǎng)預(yù)報(bào)的誤差。本文基于海洋動(dòng)力模式預(yù)報(bào)輸出,以提高環(huán)境場(chǎng)后驗(yàn)估計(jì)精度為主要目標(biāo),研究水下移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)采樣的路徑規(guī)劃方法,主要工作包括以下三項(xiàng)內(nèi)容。首先,本文基于海洋動(dòng)力模式輸出的溫度場(chǎng)模型,提出移動(dòng)節(jié)點(diǎn)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(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

016年6月某一時(shí)刻的ROMS南海溫度預(yù)報(bào)場(chǎng)及其梯度場(chǎng)

2水下移動(dòng)節(jié)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)海區(qū)中水平方向坐標(biāo)為(10km,10km)、(10km,20km)、(20km,10km)的點(diǎn)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(shí)驗(yàn)海區(qū)中水平方向坐標(biāo)為(10km,10km)、(10km,20km)、(20km,10km)的點(diǎn)在ROMS數(shù)據(jù)同化前后的溫度剖面誤差絕對(duì)值和該剖面數(shù)據(jù)同化前的溫度梯度對(duì)比

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文283靜態(tài)環(huán)境場(chǎng)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(jì)靜態(tài)二維平面的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)路徑規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)，并將二維平面的自適應(yīng)采樣方法拓展到三維空間中，對(duì)基于蟻群算法的三維路徑規(guī)劃方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本章通過二維高分辨數(shù)據(jù)同化算法，分析并對(duì)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(diǎn)及其優(yōu)劣，再通過三維高分辨數(shù)據(jù)同化的方法，評(píng)估蟻群算法在三維溫度場(chǎng)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(chǎng)上開展仿真實(shí)驗(yàn)，并考慮海域大小與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的配比，設(shè)計(jì)單移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的路徑規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)。此外，本章將分析不同的梯度分辨率下的采樣數(shù)據(jù)對(duì)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(bào)場(chǎng)數(shù)據(jù)本章的海洋環(huán)境預(yù)報(bào)場(chǎng)數(shù)據(jù)來源于2016年6月在中國南海開展的海試實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)使用ROMS海洋動(dòng)力模式輸出，為數(shù)據(jù)同化提供環(huán)境預(yù)報(bào)場(chǎng)，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(cè)的初始環(huán)境場(chǎng)，提高后續(xù)環(huán)境場(chǎng)的預(yù)報(bào)精度。海試中主要的環(huán)境傳感器包括四個(gè)固定TD/CTD觀測(cè)陣和搭載在AUV上的CTD設(shè)備，其中二號(hào)TD/CTD陣的實(shí)測(cè)溫度如圖3.1所示。圖3.1二號(hào)TD/CTD陣實(shí)測(cè)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(bào)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(qiáng),于飛,戴運(yùn)桃.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2008(14)

博士論文
[1]捕捉環(huán)境不確實(shí)性的聲學(xué)—?jiǎng)恿?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(chǎng)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(jī)路徑規(guī)劃的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 于濤.重慶大學(xué) 2017
[3]基于遺傳算法的移動(dòng)機(jī)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(hào)：3091293