基于奇异值分解的带乘性噪声广义系统最优滤波算法

针对带乘性噪声广义系统,基于已有最优滤波理论,利用矩阵的奇异值分解,在线性最小方差准则下,给出了一种具有数值稳定性的状态最优滤波算法。该算法在计算过程中可以始终保持误差协方差阵的对称性,在一定程度上解决了由于计算机舍入误差导致滤波算法失效的问题,具有较好的稳定性和鲁棒性。最后仿真例子表明了该算法的有效性。     

噪声相关时多通道带乘性噪声系统最优滤波

针对多通道乘性噪声系统问题的实际需要 ,推广 Rajasekaran滤波算法 ,利用线性最小方差的概念和投影公式 ,导出含有乘性噪声统计特性参数阵特殊乘法运算的新息协方差矩阵 ,并利用这个中间矩阵 ,在观测为多通道 ,且各个通道的乘性噪声不同 ,以及系统的动态噪声和观测噪声同时刻相关的情况下 ,导出状态递推滤波算法 ,该算法在线性最小方差意义下是最优的。并对该算法进行仿真研究 ,仿真结果表明了该算法的有效性     

多通道带乘性噪声系统的最优固定域平滑算法

在以往的乘性噪声系统的观测模型中 ,由于假定各通道的乘性噪声是完全相同的 ,因此并不是真正的多通道系统。而本文则考虑各通道乘性噪声不同的情况 ,即真正意义上的多通道带乘性噪声系统。在褚东升等“噪声相关时多通道带乘性噪声系统最优滤波”的基础上 ,进一步给出了固定域平滑算法。该算法在线性最小方差意义下为最优的。通过仿真计算 ,说明了该算法的有效性     

基于约当分解的带乘性噪声广义系统状态最优滤波算法

运用矩阵约当分解,将一类带乘性噪声广义离散随机线性系统转化为带乘性噪声正常系统,并给出其在线性最小方差意义下的状态最优滤波算法。仿真结果验证该算法的有效性。     

一类带乘性噪声2-D奇异系统的滤波算法

针对一类带乘性噪声2-D奇异系统的Roesser模型,提出了一种状态滤波算法。该算法首先对无跳跃模的2-D奇异Roesser模型进行等价变换,变换为2个降阶的子系统,其中子系统一可继续变换为易于处理的动态噪声和量测噪声在同一坐标点相关的非奇异带乘性噪声FM-Ⅱ模型;然后基于正交投影定理,得到了带乘性噪声2-D奇异Roesser模型的状态滤波算法,同时得到了带乘性噪声2-D FM-Ⅱ模型的状态滤波算法。上述算法在线性最小方差意义下是最优的,仿真验证了算法的有效性。     

多通道带乘性噪声系统的分部滤波算法

针对多通道观测环境下带乘性噪声系统的最优滤波问题,提出了1种状态最优滤波的分部算法。分部估计方法将状态估计分解为标称滤波估计和余项估计2项相加的形式。该算法在线性最小方差意义下是最优的。仿真实例表明,分部算法的鲁棒性更强,对系统初值的改变具有更强的适应能力。     

带乘性噪声广义系统的观测噪声最优估计算法

研究带乘性噪声广义系统的观测噪声最优估计问题。在假设系统正则的情况下,针对乘性噪声为一般随机矩阵即各观测通道乘性噪声同时刻相关的情况,通过受限等价变换和状态扩维的方法,给出了线性最小方差意义下的观测噪声最优滤波算法和最优平滑估计算法。数字仿真结果表明了算法的有效性。     

Tikhonov正则化法在重力场最小二乘配置逼近理论中的应用

最小二乘配置法由于其能融合不同种类重力观测数据进行局部重力场逼近的特性而受到广泛关注,但最小二乘配置结果的不稳定严重影响该方法的推广应用。 基于对重力观测量协方差矩阵的谱分解,分析出该协方差矩阵存在病态性,协方差矩阵的求逆过程是信号放大的非平稳过程,微小的观测误差会被协方差矩阵的小奇异值放大,从而导致配置结果的不稳定且精度偏低。 引入 Tikhonov 正则化算法,通过 L 曲线法选择正则化参数,利用正则化参数修正重力观测量协方差矩阵的小奇异值,能抑制其对观测误差的放大影响。 通过以 EGM2008 重力场模型分别计算的山区、丘陵和海域重力异常作为基础数据确定相应区域大地水准面的实验,验证了本文算法的有效性。     

带乘性噪声广义系统状态最优估计算法

针对带乘性噪声广义系统,提出1种在线性最小方差意义下的状态最优估计算法.首先,采用标准分解将系统变换为2个子系统;其次,通过估计子系统的状态,获得原系统的状态最优滤波.同时,算法还给出了动态噪声与量测噪声的估计.仿真结果表明了该算法的有效性.     

通道特性相关时带乘性噪声系统的最优滤波

针对石油地震勘探、通讯工程、水声探测等许多实际应用领域 ,该文研究 1种在更弱的乘性噪声限制条件下系统的最优状态滤波 ,就乘性噪声矩阵为一般随机矩阵且各观测通道乘性噪声在同时刻相关的情形 ,给出了在线性最小方差意义下的状态最优滤波算法。针对该算法还进行了仿真研究 ,仿真结果表明了该算法的有效性。     

海水中铜离子对氨基酸—粘土体系液—固界面作用的影响

用Ｅ（％）－ｐＨ曲线法实验研究了海水中三元表面络合物的形成和构型。通过海水中金属铜离子对氨基酸—粘土界面作用的Ｅ（％）－ｐＨ曲线影响的研究,发现曲线具有“单向上移”的规律,表明甘氨酸、天冬氨酸—铜离子—高岭土三元体系在实验条件下主要形成（Ⅰ）型三元表面络合物即≡Ｓ—Ｏ—Ｍ—Ｌ。该系列论文另一部分已研究氨基酸对金属离子—粘土体系的影响,证明可形成（Ⅱ）型三元表面络合物即≡Ｓ—Ｏ—Ｌ—Ｍ。据此可以推测（Ⅰ）型和（Ⅱ）型在某一条件下可以转变构型,其中间构型可能即是Ｌｅｃｋｉｅ等提出的环形三元表面络合物。     

带乘性噪声系统双滤器平滑及反褶积算法

在带乘性噪声系统（ＳＭＮ）间接平滑算法的基础上,通过构造一种新的ＳＭＮ逆向信息滤波算法,建立了ＳＭＮ的双滤器平滑和反褶积算法;为解决ＳＭＮ最优估计问题提供了新的方法。     

病态问题中奇异值修正法初探

在法矩阵的条件数相对较小时,基于奇异值分解理论、截断奇异值分解方法和一种全部修正奇异值分解方法,提出了一种部分修正的奇异值分解方案和一种截断奇异值修正方案,以改善设计阵的病态性,提高参数估值的稳定性和准确性.经过算例验证,当法矩阵的条件数小于106,截断奇异值修正方案比较有效,与其他方法相比,得到的结果精度更高.     

Ionospheric decontamination and sea clutter suppression for HF skywave Radars

In this paper, a cascaded correction and suppression method of reducing ionospheric phase path contamination and sea clutter to enable detection of targets travelling at speeds near the Bragg Doppler is addressed. The Hankel rank reduction (HRR) technique based on singular value decomposition (SVD) has been used to estimate the ionospheric phase distortion and suppress the sea clutter. Simulation results show that such a technique is helpful for the worse conditions when the target masking effect happens even after ionospheric phase decontamination. Finally, an attempt to combine another phase decontamination algorithm based on the piecewise polynomial phase modeling with the clutter cancellation stage for faster phase fluctuation is discussed briefly and some results are given.     

一种起伏板防波堤最优支撑刚度计算方法

带有弹簧支撑的水平板结构,可在波浪作用下起伏运动进行消浪,作为防波堤具有广泛的应用前景,但如何设计支撑刚度仍是当前研究的重点课题。基于黏性流理论建立数值波浪水槽,开展规则波与起伏板防波堤相互作用的模拟,得到起伏板透反射系数随支撑刚度的变化曲线,并分析最小透射系数对应刚度下起伏板运动相位对消浪的影响。为快速得到最小透射系数对应的支撑刚度,根据弹簧—阻尼—质量模型,建立一种以运动相位为输入反推起伏板最优支撑刚度的计算方法,并将推导结果与数值结果进行比较。结果表明,该方法推导的最优支撑刚度值与数值最优值接近,且可省去遍历取最优值的步骤,可为起伏板防波堤的支撑刚度设计提供参考。     

基于SOM的海表温度遥感数据集的EOF算法重构

针对海表温度数据集的数据缺失,提出了一种基于自组织映射算法(SOM)和经验正交函数算法(EOF)有机结合的重构缺失值的新方法。该方法应用了SOM的非线性估计,能够很好的反映数据集的非线性结构,并把SOM估计的结果用于EOF算法的初始化,克服了EOF对数据集初始化敏感的问题。在处理过程中,对奇异值分解使用了lanczos算子分解矩阵,提高了程序运行效率。此外,该方法还引入蒙特卡罗交叉校正集,确定最佳重构的EOF模态数,最终高精度计算出重构误差。使用AQUA遥感卫星海表温度数据进行实验,结果表明该方法能够很好地重构出缺失率高达83.23%的数据集,且重构精度高。     

中国东部海域浮游植物类群遥感反演研究

浮游植物类群遥感反演能够为全面认识浮游植物在海洋生态系统中的作用提供重要的数据资料.但由于复杂的水体光学特性,近海浮游植物类群遥感反演存在着巨大挑战.本研究以复杂光学二类水体—中国东部海域为研究区,通过使用3种建模方法,即波段组合法、基于奇异值分解的多元线性回归法、基于奇异值分解的XGBoost回归法,利用遥感反射率数...     

An inverse hull design approach in minimizing the ship wave

The Levenberg–Marquardt Method (LMM) and a panel code for solving the wave-making problem are utilized in an inverse hull design problem for minimizing the wave of ships. A typical catamaran is selected as the example ship for the present study. The hull form of the catamaran is described by the B-spline surface method so that the shape of the hull can be completely specified using only a small number of parameters (i.e. control points). The technique of parameter estimation for the inverse design problem is thus chosen. The LMM of parameter estimation, which is the combination of steepest descent and Newton’s methods, has been proven to be a powerful tool for the inverse shape design problem. For this reason it is adopted in the present study.In the present studies, the inverse hull design method can not only be applied to estimate the hull form based on the known wave data of the target ship but can also be applied to estimate the unknown hull form based on the reduced wave height. The optimal hull forms of minimizing wave for a typical catamaran in deep water at service speed and at the critical speed of shallow water are estimated, respectively. Moreover, a new hull form with the combining feature of the optimal hull forms for deep water and shallow water is performing well under both conditions. The numerical simulation indicates that the hull form designed by inverse hull design method can reduce the ship wave significantly in comparison with the original hull form.     

Beach Wizard: Nearshore bathymetry estimation through assimilation of model computations and remote observations

A data–model assimilation method (called “Beach Wizard”) is presented with which the nearshore subtidal bathymetry can be accurately estimated based on video-derived observations of wave roller dissipation and variation of the intertidal shoreline, and/or radar-derived observations of wave celerity. Using many consecutive images, these observed properties are compared with numerical model results, and through a simple, optimal least-squares estimator approach the estimated bathymetry is adjusted gradually for each image in order to improve the fit between model output and observations. The key advantages of the technique are that it is based on multiple sources of information (i.e., different remote sensors and/or data products), depends on only a few free parameters (to which the model results are insensitive), and shows good skill. Herein, the technique is applied to a synthetic case and two sets of field data from sites at Duck, NC (USA) and Egmond (The Netherlands). The method, which may be extended with observations of other properties from other sources than the three described in this paper, can deliver coastal state information (i.e., simultaneous updates of bathymetry, waves, and currents) with high temporal and spatial resolution and can be used in conjunction with or instead of in-situ measured data.     

Numerical Prediction of Induced Pressure and Lift of the Planing Surfaces

This paper discusses the numerical prediction of the induced pressure and lift of the planing surfaces in a steady motion based on the potential flow solver as well as the spray drag by use of the practical method.The numerical method for computation of the induced pressure and lift is potential-based boundary element method.Special technique is identified to present upwash geometry and to determine the spray drag.Numerical results of a planing flat plate and planing craft model 4666 are presented.It is shown that the method is robust and efficient and the results agree well with the experimental measurements with various Froude humors.