非线性微分-代数子系统的初始化高增益观测器设计

针对一类大系统中的非线性微分-代数子系统,研究其状态观测问题,提出了一种初始化高增益观测器设计方案.首先,通过一个非线性微分同胚变换,实现了系统的等价变换;然后针对等价系统,给出了初始化状态观测器设计,使得观测误差是指数收敛的;最后,给出一个数值仿真算例.仿真结果验证了该方法的有效性.     

顾及室内场景特征的多线激光雷达初始定位

针对机器人在室内大范围场景中定位初始化技术难题,提出一种基于特征模式的定位初始化方法.首先,结合室内场景结构特征分析,探索场景中具有空间位置标示功能的稳定人工构筑物如墙壁、柱体等结构及结构组合,将其定义为特征模式,以提高场景特征表达稳健性.其次,结合多线激光雷达数据特点,提出实时数据的特征模式提取方法,对其分级管理,提高了场景特征表达效率.然后,提出一种半自动化处理方法实现点云地图特征模式提取,并采用一种高效的数据管理方案,避免在多次初始化时对地图数据重复冗余操作,提高定位效率.最后,针对各类特征模式,构建两种误差方程,结合L-M梯度下降求解方法,以地图格网击中比率作为初始化评价指标,制定自适应的匹配与配准策略,实现机器人在大尺度室内场景中的定位初始化.为了验证本文方法的可行性,使用低成本的16线激光雷达,并选取走廊、大厅、地下停车场3种典型室内场景进行试验.试验结果表明,本文方法可快速实现大尺度室内场景的定位初始化,其性能基本满足实际应用中室内机器人的定位精度与效率要求.     

紧急救援下障碍空间分析技术的应用

灾害紧急救援提出了对地理信息技术新的急迫要求:即动态GIS中的动态数据模型和"0"初始化计算问题,障碍空间路径规划问题、"安全岛"问题——障碍空间最大(小)间隙问题、与安全区的k阶邻近问题,本文给出了这些问题的解决途径和解算实例。     

GRAPES-TCM台风模式的新涡旋初始化方案——原理和实施

在更新的GRAPES-TCM (Global/Regional Assimilation and Prediction System-Tropical Cyclone Model)台风模式架构下,引进与发展了一个新的涡旋初始化方案。该方案对台风涡旋进行极小化订正,减少了人为因素对台风涡旋结构的影响,所产生的涡旋满足特定的动力与热力平衡,且保持了与模式动力及热力的一致性。新的涡旋初始化方案能更精细地体现初始台风的强度与结构,强度更接近于观测,结构更为合理。试验表明其可以有效地改善台风路径与强度的预报精度。     

IAU-Replay初始化方法在华南暖区暴雨模拟中的应用研究

基于TRAMS (Tropical Regional Atmospheric Model System)区域模式和ECMWF (European Centre for Medium-range Weather Forecasting)全球分析场资料,对一次华南暖区暴雨过程进行IAU-Replay模拟试验。由于本次个例模拟试验的分析时刻ECMWF分析场和TRAMS模式正好处于比较协调的状态,直接使用全球分析场进行冷启动也不会激发虚假高频短波,因此IAU-Replay方法对于模拟结果的初始平衡性影响较小。从动力场和水物质场的对比可以发现,IAU-Replay方法通过提前启动模式有效避免了Spin-up过程的影响,这对于降水预报具有明显的改进效果。对IAU-Replay中不同预热时间的敏感性进行测试,发现当预热时间从6 h延长至12 h后模式可以更加合理地模拟出与对流系统中直接相关的中小尺度信息,从而使降水预报效果更接近实况。连续一周的预报结果评估进一步验证了IAU-Replay技术的有效性。     

CMA-BJ 2.0版逐时快速更新追赶循环同化预报系统研发及应用Ⅰ：资料同化及系统构建

介绍了CMA-BJ 2.0版区域逐时快速更新循环同化分析及短时预报业务系统在逐时更新循环和资料同化方面的关键技术特点。该系统采用分析增量更新作为初始化方案,有效抑制了初始噪声累积问题;通过充分考虑各类观测资料实际到报截断时长的差异,发展了包括循环分析和更新预报两个部分耦合的逐时追赶循环运行框架,实现了对各类观测资料充分高效的利用,也较好地兼顾了短临预报服务对逐时更新循环预报产品的时效性要求;通过在分析循环的同化背景场部分应用动态混合方案,实现了全球模式大尺度场对区域模式中小尺度热动力场发展的动态约束,有效抑制了快速更新循环预报误差累积导致的大尺度预报场变形的问题;在资料同化方面,实现了中国全国雷达反射率因子拼图资料的同化应用,并通过仅在更新预报部分开展雷达反射率资料同化以规避连续循环同化造成的水汽正向过量累积、调整雷达同化时的背景场误差的方差和长度尺度两方面的策略优化有效提升了雷达同化的应用效果;此外,在CMA-BJ 2.0版系统中实现了中国全国风廓线雷达观测资料的实时同化应用。