發(fā)布時間：2022-02-20 03:13

　　隨著地球模型的復雜度增加,各種新型高精度信息的融入和多模型多角度契合,使得數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的計算時間越來越長。并行數(shù)據(jù)同化框架可較為有效的解決這一問題。同時,數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)性能易受系統(tǒng)內多參數(shù)影響,耦合智能算法優(yōu)化選擇數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)參數(shù)值得探究,同時耦合方案的并行性能亟待開發(fā)。鑒于上述問題,開展了以下工作:一、從集合類Kalman濾波的內在并行性入手,對并行計算框架存在的模式分解和區(qū)域分解兩種并行策略的原理和集合轉換Kalman濾波理論進行了探討,并在Lorenz-96模型的基礎上,對主要接口和進程進行設計,最終從單雙進程的基礎驗證了并行計算框架在降低單機存儲需求,不影響數(shù)據(jù)同化性能和降低同化系統(tǒng)耗時三個方面取得的良好效果。二、提出了耦合DE算法和NSGA-2算法的數(shù)據(jù)同化參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng),對耦合DE算法的系統(tǒng)進行了由局地化半徑和協(xié)方差膨脹因子構成的變量空間內的變量組合優(yōu)化研究,并從種群個體分布情況、最優(yōu)個體的收斂性、種群的變分差值分布等方面驗證了該方案具有較好的收斂性和有效性。并最終從空間內任意選取的個體和最優(yōu)個體的同化性能比較中證實最優(yōu)個體選取的正確性。同樣,對耦合NSGA-2的系統(tǒng)進行了由協(xié)... 

【文章來源】：西北師范大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 數(shù)據(jù)同化的發(fā)展
    1.2 研究的背景與意義
    1.3 國內外的研究進展
    1.4 研究內容與章節(jié)安排
第2章 理論基礎
    2.1 LETKF理論
    2.2 PDAF理論基礎
        2.2.1 語言基礎
        2.2.2 矩陣分布式運算
        2.2.3 PDAF的并行策略
    2.3 DE算法與NSGA-2算法
        2.3.1 優(yōu)化問題
        2.3.2 DE算法
        2.3.3 NSGA-2
    2.4 本章小結
第3章 PDAF性能探究
    3.1 模型選擇
    3.2 PDAF與Lorenz-96模型的結合
    3.3 相交進程集配置方案
    3.4 主要接口及程序
        3.4.1 Init_Filter
        3.4.2 Get_State
        3.4.3 Put_State
    3.5 實驗條件與性能參數(shù)
        3.5.1 實驗條件
        3.5.2 性能參數(shù)
    3.6 實驗結果及分析
    3.7 本章小結
第4章 數(shù)據(jù)同化參數(shù)優(yōu)化及并行實現(xiàn)
    4.1 前言
    4.2 耦合DE的數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化
        4.2.1 耦合原理
        4.2.2 數(shù)值實驗
    4.3 耦合NSGA-2的數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化
        4.3.1 耦合原理
        4.3.2 數(shù)值實驗
    4.4 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 本文總結
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果及參與項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于差分進化的動態(tài)預測模型——以高爐煉鐵為例[J]. 衣麗萍,王西賢,史雨.  中國高新區(qū). 2018(02)
[2]Lorenz-96模式中三種目標觀測方法的有效性比較[J]. 嚴珺,鄭琴,周仕政,王璞.  氣象科技. 2017(05)
[3]基于反向學習的差分進化算法的冷軋負荷分配[J]. 趙志偉.  計量學報. 2017(04)
[4]基于差分進化算法的供熱節(jié)能控制系統(tǒng)[J]. 閆峰.  沈陽工業(yè)大學學報. 2017(03)
[5]任務并行編程模型研究與進展[J]. 王蕾,崔慧敏,陳莉,馮曉兵.  軟件學報. 2013(01)
[6]順序數(shù)據(jù)同化的Bayes濾波框架[J]. 李新,擺玉龍.  地球科學進展. 2010(05)
[7]遙感科學與技術中的一些前沿問題[J]. 宮鵬.  遙感學報. 2009(01)
[8]陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的研究綜述[J]. 黃春林,李新.  遙感技術與應用. 2004(05)

博士論文
[1]集合變分資料同化關鍵技術及其并行算法研究[D]. 冷洪澤.國防科學技術大學 2013

碩士論文
[1]差分進化算法的應用研究[D]. 周謙.中原工學院 2016



本文編號：3634198