山東省科學院海洋儀器儀表研究所;青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心李志乾獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東省科學院海洋儀器儀表研究所;青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心申請的專利一種基于多目標遺傳算法的對流層大氣溫濕廓線反演方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115406911B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211021064.0,技術領域涉及:G01N22/04;該發明授權一種基于多目標遺傳算法的對流層大氣溫濕廓線反演方法是由李志乾;王波;仇志金;胡桐;鄒靖設計研發完成,并于2022-08-24向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于多目標遺傳算法的對流層大氣溫濕廓線反演方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于多目標遺傳算法的對流層大氣溫濕廓線反演方法,具體涉及基于多目標遺傳算法的計算機系統技術領域,具體包括下列步驟:S1、首先構造目標函數,設定合理的溫、濕遞減率等約束條件,使得使水汽通道和氧氣通道模擬亮溫計算值與實測值誤差最小;本實施例中,具體說明的是目標函數是用對流層采集的溫度、濕度數據變量來表示溫濕廓線的目標形式;溫、濕遞減率是在對流層中,氣溫、濕度隨高度升高而降低;本發明與傳統的對流層大氣溫濕廓線反演方法相比,采用了多目標遺傳NSGA2算法,通過NSGA2算法建立對流層大氣溫濕廓線反演模型的效果,提高了對流層大氣溫濕廓線的反演精度。
本發明授權一種基于多目標遺傳算法的對流層大氣溫濕廓線反演方法在權利要求書中公布了:1.一種基于多目標遺傳算法的對流層大氣溫濕廓線反演方法,其特征在于:具體包括下列步驟: S1、首先構造目標函數,設定溫、濕遞減率約束條件,使得使水汽通道和氧氣通道模擬亮溫計算值與實測值誤差最小; S2、對常規探空數據進行統計分析,獲取溫濕正態分布規律,根據正態分布置信區間,有效剔除異常探空數據,進一步縮小溫、濕變量經驗區間; S3、然后利用壓高經驗公式,把地面氣壓計接收的數據帶入氣壓剖面計算公式,獲得氣壓廓線; S4、根據大氣溫濕廓線反演優化兩個目標函數構建多目標函數,在計算過程中,采用距離均方差法和向量余弦法計算,得到若干組可行解; S5、在若干組可行解中,根據約束條件使用卡爾曼濾波或維納濾波來平滑可行解中的濕度廓線; S6、最后對可行解優化處理,采用加權平均法尋得全局最優解,得到大氣溫濕廓線; 經驗區間統計學習是將常規探空數據按線性插值插成58層剖面數據,按月份統計分析發現,每層的溫度和濕度,T,H均符合正態分布,帶入公式其中,大氣溫度完全呈正態分布,相對濕度呈偏態分布,然后對偏態分布的變量取自然對數,擬合成對數正態分布,在區間為上,探空數據取值為能夠剔除異常探空數據,完成經驗區間統計學習; 所述構建多目標函數是對22GHz的水汽通道模擬亮溫與實際觀測亮溫差值最小,以及58GHz的氧氣通道模擬亮溫與實際觀測亮溫差值最小為目標數據建立函數,通過在經驗區間中選取溫濕廓線,利用大氣微波輻射傳輸模式MonoRTM計算模擬亮溫,然后采用距離均方差法和向量余弦法獲取最小值的溫濕廓線; 所述約束條件是在微波輻射計對流層溫濕廓線反演算法中,將相鄰兩層大氣溫濕差絕對值小于等于δ為限制條件,代入公式 中計算,根據公式限制得到若干個可行解; 所述可行解優化處理是對多組可行解進行人工取舍,按照大氣溫度在短時間內不會有劇烈波動,與前一時刻廓線橫向比較,剔除溫度變化較大的向量組,通過計算加權平均作為全局最優解,權重取當前廓線與前一時刻的大氣廓線相關系數γ,具體相關系數γ的求解公式為其中,為第K組帕累托最優解,是的期望,Yi是前一時刻的大氣剖面,μY是Yi的期望,γ滿足
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