无人船运动控制方法综述

为实现无人船海上自主作业,无人船运动控制的快速性、准确性以及鲁棒性亟待提高。首先从全驱动控制和欠驱动控制角度,分别概括了国内外无人船航向控制、航速控制、轨迹跟踪控制以及路径跟踪控制的主流控制方法。其次,归纳总结了处理海洋环境不确定扰动的研究进展,包括扰动的建模和消除、抑制扰动的主流方法。最后,总结了无人船运动控制现状与存在的问题,并从工程应用和理论研究两个角度对未来的研究方向进行了展望。     

基于梯形模糊数的地下水源地环境健康风险评价

为降低环境健康风险评价的不确定性,在2017～2019年监测数据的基础上,基于梯形模糊理论构建了地下水环境健康风险模糊评价模型,并通过实地调研修正了暴露参数,对一亩泉水源地地下水环境开展健康风险研究.结果表明:该水源地的健康总风险在2.959×10-5～1.504×10-4 a-1,55％以上可信度下未超过Ⅲ级风险,总...     

基于加权贝叶斯网络的海洋灾害风险评估

全球气候变化背景下,海洋灾害的群发性、难以预见性和灾害链效应日显突出,造成的损失逐年上升,开展海洋灾害的风险评估工作至关重要。针对海洋灾害评估中的不确定问题,本文首先基于风险理论剖析了海洋灾害风险的不确定性特征,构建了灾害评估指标体系;然后基于贝叶斯网络模型,提出针对不确定性灾害评估的风险贝叶斯网络,进而基于主客观定权,构建了加权贝叶斯网络评估模型;最后对我国沿海地区海洋灾害开展评估研究。实验表明,该评估模型有效实现海洋灾害的风险评估,具有实际可操作性。     

地表组合粗糙度不确定性引起的SAR反演土壤水分的不确定性分析

地表粗糙度的不确定性是引起SAR土壤水分反演结果不确定性的主要因素,现有研究大多着重于研究单个粗糙度参数（主要是相关长度）的不确定性,直接研究地表组合粗糙度不确定性的较少。本文使用偏度、峰度和四分位距3个指标来量化不确定性,通过在组合粗糙度中加入不同量级高斯噪声进行随机扰动的方法,研究组合粗糙度不确定性在反演过程中的传递,并对反演土壤水分的不确定性进行定量分析。进一步研究反演土壤水分的均方根误差对组合粗糙度不同比例误差范围的响应特征,得到满足反演精度要求的组合粗糙度误差控制范围。样区的实验分析结果表明：组合粗糙度高斯噪声标准差在0-0.045之间时,峰度取值从-0.1984到1.2501,偏度取值从0.0191到0.6791,四分位距取值从0.0018到0.0167,3个量化指标都随组合粗糙度高斯噪声量级的增大而增大,土壤水分反演值有集中在众数附近的趋势,土壤水分低估倾向比高估倾向更明显;本文提出的组合粗糙度误差控制范围可满足反演精度要求,误差控制范围与入射角负相关。     

基于F-范数的不确定性平差模型的解算方法

为提高基于F-范数的不确定性平差模型的解算效率,给出直接迭代算法进行参数估计。该算法无需SVD,解算过程简单且易于编程计算,同时给出迭代不收敛时的SVD-解方程算法。二元线性拟合及沉降观测AR模型的算例结果表明,这2种算法正确可行,与SVD-迭代算法具有等价性。当迭代收敛时,宜使用直接迭代算法,收敛速度更快,解算效率更高;当迭代不收敛时,可釆用SVD-解方程算法。     

A Cascade Approach for Global Trajectory Tracking Control of Underactuated AUVs

A global trajectory tracking controller is presented for underactuated AUVs with only surge force and yaw moment in the horizontal plane. A transformation is introduced to represent the tracking error system into a cascade form. The global and uniform asymptotic stabilization problem of the resulting cascade system is reduced to the stabilization problem of two subsystems by use of the cascade approach. For the stabilization of the subsystem involving the yaw moment, a control law is proposed based on the feedback linearization method. Another subsystem is stabilized by designing a fuzzy sliding mode controller which can offer a systematical means of constructing a set of shrinking-span and dilating-span membership functions. In order to demonstrate the practicability of the proposed controller, control constraints, parameter uncertainties, and external disturbances are considered according to practical situation of AUVs. Simulation results show very good tracking performance and robustness of the proposed control schemes.     

集合卡尔曼滤波在流域水文模型流量预报中的应用

针对流域降雨入渗过程,引入集合卡尔曼滤波(EnKF)理论,视整个边坡流域为一个随机动态系统,将边坡流域流量观测值作为系统的输出,用集合卡尔曼滤波模型来描述系统的状态;结合流域流量计算方法,实现水文模型参数的随机动态估计,在有效获得待估参数的同时还给出估计值的不确定性.通过数值算例表明,集合卡尔曼滤波可以有效地对含噪声的量测数据进行处理,能够跟踪水文模型的动态变化.相对于常用最优化算法,集合卡尔曼滤波同时给出反演结果和先验知识的后验分布,显示出更好的实时性和可靠性.     

多边形统计数据空间分析的不确定性研究——以北京市海淀区人口普查数据为例

普查数据是地理学空间分析的重要数据源。由于受到数据与计算机处理能力的限制,以往的研究对普查数据空间分析的不确定性未给予足够重视,也未形成成熟的研究方法。在建筑物单元的人口普查数据支持下,本文基于多边形统计数据的可塑面积单元问题(Modifiable areal unit problem,MAUP)特征,设计了一种该类数据空间分析不确定性的研究方法,采用不同的尺度(Scale)及分区(Zoning)系统对多边形的统计数据空间分析的准确性进行了分析。实验引入尺度与形态指数,利用可视化分析和数据拟合的研究方法,对尺度及分区对空间分析结果的影响模式进行了模拟。研究结果表明:(1)以统计小区的空间分析,其结果受统计小区空间形态的影响较大,不确定性强,不能充分反映统计数据本身的空间特征;(2)规则格网能较好地保持原始统计数据的空间分布特征,但仍然受尺度及分区影响;(3)规则格网的空间分析结果及其准确性与尺度有较好的拟合关系,不同尺度下的分析结果不确定性是原始数据不同尺度特征的体现;(4)分区效应受空间分析方法的计算尺度影响,两者共同对空间分析结果产生影响。对于固定尺度的规则格网,其邻接多边形数目是分析结果不确定的主要原因。本文研究结果表明,在多边形统计数据空间分析时,应该对其使用规则格网重新聚合,并根据实际应用的需求选择多尺度分析方法,以达到实际应用目的。     

海啸危险性概率分析的不确定性研究

针对海啸危险性概率分析（PTHA）存在的较大不确定性问题,对不确定性产生来源进行了归纳和分类,提出了基于逻辑树与事件树方法合理量化不确定性的思路框架,并以马尼拉海啸潜源为研究对象,给出了量化震级上限、破裂面参数不确定的过程示例。数值模拟分析结果表明：海啸潜源震级上限的改变对危险性评估结果产生了显著影响,通过逻辑树方法可合理量化这种不确定性;地震破裂面的倾角、滑移角和破裂面积的随机不确定性对海啸危险性分析结果产生较为显著的影响,经事件树方法处理后的危险性结果保证率远高于20%,略低于80%,可基本满足工程抗海啸设计要求。     

地理数据的不确定性研究

目前地理数据不确定性是制约遥感(RS)与地理信息系统(GIS)发展的主要因素之一,直接影响地理数据分析的空间决策支持系统输出的可信度。如何识别、量化、跟踪、减少、可视化表达地理数据不确定性,已引起地理信息科学领域专家的广泛重视,成为3S领域新的研究热点。本文先阐述地理数据不确定性研究的重要性,然后分析地理数据不确定性产生的根源,最后提出开展地理数据不确定性研究的方法及地理数据不确定性的优先研究领域。