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基于nps蒸发波导预测模型的适应性研究

电子测量与仪器学报 2016年第12期30卷 1899-1906页

作者：杨少波李醒飞吴建宾钟莹天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 中环天仪(天津)气象仪器有限公司天津300384

蒸发波导预测模型的适应性研究对电磁波的传播、雷达通信及战术指导有着十分重要的意义。根据蒸发波导的探测原理,为了研究蒸发波导nps模型对南海海域的适应性,在我国南海海域搭建了一套气象梯度仪测试设备,获取了大量的海洋水文气象数... 详细信息

蒸发波导预测模型的适应性研究对电磁波的传播、雷达通信及战术指导有着十分重要的意义。根据蒸发波导的探测原理,为了研究蒸发波导nps模型对南海海域的适应性,在我国南海海域搭建了一套气象梯度仪测试设备,获取了大量的海洋水文气象数据,并仿真分析了空气温度、相对湿度、气海温差、风对蒸发波导高度的影响,将蒸发波导高度实测数据和nps模型预测值进行了对比分析与验证。实验结果表面,稳定条件下nps模型预测的蒸发波导高度的偏差值随气海温差呈现出近似线性变化规律。该文的研究成果对南海海域蒸发波导预测模型的选择具有一定的指导意义。

关键词： nps模型蒸发波导折射指数廓线

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4种蒸发波导模型的对比与分析

气象科学 2019年第1期39卷 78-92页

作者：刘立行李煜斌高志球毕雪岩朱光明南京信息工程大学应用气象学院中国人民解放军63983部队南京信息工程大学大气物理学院中国科学院大气物理研究所/大气边界层物理和大气化学国家重点实验室中国气象局广州热带海洋气象研究所/区域数值天气预报重点实验室中国人民解放军61828部队

蒸发波导模型常用来计算海上蒸发波导高度。为了认识当前不同蒸发波导模型之间的差异和方法,本文选取了目前使用广泛的4种蒸发波导模型(即P-J模型、Babin模型、nps模型和伪折射率模型)进行对比和分析。本文首先探讨了在理想情况下它们... 详细信息

蒸发波导模型常用来计算海上蒸发波导高度。为了认识当前不同蒸发波导模型之间的差异和方法,本文选取了目前使用广泛的4种蒸发波导模型(即P-J模型、Babin模型、nps模型和伪折射率模型)进行对比和分析。本文首先探讨了在理想情况下它们对气象要素的敏感性,随后并利用我国南海近海大气层观测试验数据对比了这4种模型的蒸发波导高度计算结果。分析表明:相对湿度、风速和气—海温差的变化对4种模型的计算都有着较大的影响,特别是在不稳定层结状况下,4种模型计算得到的蒸发波导高度都随着相对湿度的增大而降低、随着风速的增大而增高。Babin模型和nps模型计算的波导高度较为一致,伪折射率模型与前两种模型的计算结果存在差异,而P-J模型与其他3种模型存在较明显的偏差。基于南海气象数据的计算结果表明,不同蒸发波导模型在该海域蒸发波导的模拟结果略有不同,但4种模型计算得到的波导高度日变化变化趋势较为一致,波导高度极低值常出现在早晨,而极高值常出现在傍晚。

关键词：蒸发波导 P-J模型 Babin模型 nps模型伪折射率模型敏感性

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蒸发波导数据库及中国海域的统计分析

电波科学学报 2013年第6期28卷 1152-1157,1182页

作者：郭相明康士峰韩杰张玉生王红光张守宝中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室山东青岛266107

海上蒸发波导高度的统计特征对于海上无线电系统的设计和运行具有重要意义.为了准确描述蒸发波导高度的全球分布特征,利用海洋-大气耦合响应试验最新发展的近海面湍流通量计算方法,对美国海军研究生院提出的蒸发波导模型进行了改进,然... 详细信息

海上蒸发波导高度的统计特征对于海上无线电系统的设计和运行具有重要意义.为了准确描述蒸发波导高度的全球分布特征,利用海洋-大气耦合响应试验最新发展的近海面湍流通量计算方法,对美国海军研究生院提出的蒸发波导模型进行了改进,然后基于美国环境预报中心提供的最新12年再分析数据,建立了全球海域不同月份,空间分辨率为1°×1°的蒸发波导高度数据库,并对中国近海蒸发波导的时空分布特征和成因进行了重点分析.所得结果对于海上雷达、通信、导航等无线电系统的设计与应用具有参考价值.

关键词：蒸发波导再分析数据 nps模型统计特性

基于思维进化算法优化的BP神经网络对蒸发波导高度的预测

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海洋湖沼通报 2023年第1期45卷 18-22页

作者：李耀皓李醒飞丁乐乐杨少波天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津大学青岛海洋技术研究院山东青岛266237 天津市勘察设计院天津300191

预先掌握海上的波导高度参数对海上作战有重要意义,然而准确探测或预测波导参数十分困难。本文使用南海铁塔波导探测平台的实测数据与ERA-Interim公开数据集,提取所需相关的水文气象要素的点数据,利用nps模型计算波导高度值,组建数据集... 详细信息

预先掌握海上的波导高度参数对海上作战有重要意义,然而准确探测或预测波导参数十分困难。本文使用南海铁塔波导探测平台的实测数据与ERA-Interim公开数据集,提取所需相关的水文气象要素的点数据,利用nps模型计算波导高度值,组建数据集;之后使用MEA优化的BP神经网络模型预测波导高度值。优化后的BP神经网络可避免陷入局部极小值点,预测结果有较高的准确率,且MEA在求最优个体时有比较快的收敛速度,为水平均匀的蒸发波导高度预测提供了一种方法。

关键词：蒸发波导 nps模型神经网络

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基于时间序列的蒸发波导高度短期预测

电子测量与仪器学报 2018年第1期32卷 103-110页

作者：何鑫郭敬滨吴建宾李醒飞田斌钟莹杨少波天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室中环天仪(天津)气象仪器有限公司海军工程大学

为预先掌握海上蒸发波导高度信息,采用时间序列分析方法分别对海洋自动气象站实时获取的气温、相对湿度、大气压、风速以及海表温度数据进行预测,将预测数据输入到nps模型中,计算出蒸发波导的预测高度,并将高度预测值与实测值进行对比,... 详细信息

为预先掌握海上蒸发波导高度信息,采用时间序列分析方法分别对海洋自动气象站实时获取的气温、相对湿度、大气压、风速以及海表温度数据进行预测,将预测数据输入到nps模型中,计算出蒸发波导的预测高度,并将高度预测值与实测值进行对比,验证该方法在蒸发波导高度短期预测中的可行性。实验结果表明,采用时间序列预测蒸发波导高度的整体误差平均值为0.610 8 m,均方根误差为0.873 1,平均绝对百分误差为1.736 9%,且预测高度与南海实际变化趋势相符,具有一定的参考价值。

关键词：海洋自动气象站时间序列蒸发波导 nps模型

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对入世后我国东西部制造业再发展模式的思考

制造技术与机床 2002年第3期 45-47页

作者：袁林忠浙江万里学院

通过对全球制造业发展趋势的分析 ,结合我国东西部制造业现状、特点及加入WTO后国际、国内环境 ,提出了我国东西部制造业再发展的新模式———网络化生产模式。

关键词：制造业网络生产系统生产模式 WTO 中国 nps模型

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沿海岛屿数据用于蒸发波导分析的低可信度

探测与控制学报 2012年第2期34卷 77-81页

作者：李胜云杨坤德史阳李佳西北工业大学航海学院陕西西安710072

在我国沿海海域,没有大量的气象浮标,但在岛屿或海边有大量的气象观测站,能否利用这些气象观测站获得的数据进行蒸发波导特性分析,值得深入研究。对比沿海岛屿实测数据与NCEP再分析数据,并将这两种数据输入nps模型后发现蒸发波导高度的... 详细信息

在我国沿海海域,没有大量的气象浮标,但在岛屿或海边有大量的气象观测站,能否利用这些气象观测站获得的数据进行蒸发波导特性分析,值得深入研究。对比沿海岛屿实测数据与NCEP再分析数据,并将这两种数据输入nps模型后发现蒸发波导高度的差异较大。但是对比气象浮标数据与NCEP数据,表明NCEP再分析数据用于蒸发波导统计分析是可信的,从而得出结论:沿海岛屿测量数据应用于蒸发波导统计特性研究的可信度较低。理论分析表明:成因是海陆交互作用的影响。但其气象参数的变化趋势与NCEP再分析数据的变化趋势比较一致,对于蒸发波导强弱和变化趋势的判定,仍有一定参考价值。

关键词：蒸发波导可信度再分析数据 nps模型

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基于机器学习的蒸发波导高度诊断技术研究

基于机器学习的蒸发波导高度诊断技术研究

作者：赵文朋国防科技大学

学位级别：硕士

蒸发波导是海面经常出现的一类特殊大气层结,对电磁波的衰减和传播路径有重要影响,准确及时地预测蒸发波导高度（Evaporation Duct Height,EDH）对于海上电磁通信设备的有效应用具有重要意义。针对基于Monin-Obukhov相似理论建立的蒸发... 详细信息

蒸发波导是海面经常出现的一类特殊大气层结,对电磁波的衰减和传播路径有重要影响,准确及时地预测蒸发波导高度（Evaporation Duct Height,EDH）对于海上电磁通信设备的有效应用具有重要意义。针对基于Monin-Obukhov相似理论建立的蒸发波导理论模型诊断误差较大的问题,充分挖掘蒸发波导实测数据特征,利用机器学习算法开展蒸发波导高度诊断模型研究,主要研究内容包括:1.针对水文气象要素与蒸发波导间具有一定相关性,且各水文气象要素间存在一定相关性的特征,提出了主成分回归（Principal Component Regression,PCR）蒸发波导模型（PCR模型）。实验表明,相比于最优理论Naval-Postgraduate-School（nps）模型,PCR模型的诊断精度有了一定程度提升,且对数据量依赖性较小,模型较稳定,易于建模与应用。但本质上PCR模型为线性回归模型,蒸发波导高度的诊断精度提升较为有限。2.为进一步提升蒸发波导模型诊断精度,针对实测数据特征值较少,数据量较小,且属于表格结构化数据,提出梯度提升树（Gradient Boosting Decison Tree,GBDT）蒸发波导模型（GBR模型）和极端梯度提升（e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost）蒸发波导模型（XGB模型）。实验表明,XGB模型综合性能优于GBR模型。就XGB模型的平均RMSE和SCC而言,相比于nps模型,RMSE降低了58.1%,SCC提升了31.7%;相比于PCR模型,平均RMSE降低了46.2%,SCC提升了21.7%;相比于现有的MLP模型,平均RMSE降低了39.8%,SCC提升了29.7%;相比于GBR模型,RMSE降低了15.9%,SCC提升了7.8%。且相比于现有MLP模型,XGB模型的泛化能力提升显著。3.针对实测数据具有典型的时序特征,利用长短时记忆网络（Long Short Term Memory Network,LSTM）构建LSTM蒸发波导模型（LSTM-EDH模型）。实验表明,LSTM-EDH模型能够有效的学习蒸发波导实测时序数据的内部潜在规律和前后长期依赖。相比于XGB模型,LSTM-EDH模型的平均值RMSE降低了47.2%,平均SCC提升了13.3%,且泛化能力更强。针对航测时序蒸发波导数据,优势突出的LSTM-EDH模型较好地解决了目前理论模型诊断精度不高的问题,为蒸发波导高度的预测提供了一种精确可靠的技术手段。

关键词：蒸发波导机器学习 nps模型极端梯度提升长短时记忆网络

基于WRF的南海海域蒸发波导中尺度数值模拟研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于WRF的南海海域蒸发波导中尺度数值模拟研究

作者：吴超天津大学

学位级别：硕士

大气波导环境的存在使电磁波正常的传播轨迹和范围发生变化,对雷达探测和无线电通讯产生了重要影响。特别地,蒸发波导是海上大气波导中发生概率最高、对海上舰艇和岸基雷达探测系统影响最大的一种波导类型,充分利用和有效避免蒸发波导... 详细信息

大气波导环境的存在使电磁波正常的传播轨迹和范围发生变化,对雷达探测和无线电通讯产生了重要影响。特别地,蒸发波导是海上大气波导中发生概率最高、对海上舰艇和岸基雷达探测系统影响最大的一种波导类型,充分利用和有效避免蒸发波导效应已成为全球各国国防的热点,研究意义重大。本文基于新一代中尺度大气数值模式WRF,与海上蒸发波导诊断模型nps相耦合,开发了一种海上蒸发波导数值模拟系统。其中,利用nps模型分析解决了空间垂直方向底层数据分辨率不足的问题。利用该数值模拟系统对我国南海海域指定区域和时间的海上蒸发波导进行数值模拟计算,并与南海搭建的蒸发波导探测系统实验平台实测数据以及其他文献统计结果进行了对比分析和验证,具体工作内容包括下面几点:(1)为了获取南海海域的实际大气修正折射率廓线和大气波导特征参数,利用了南海搭建的蒸发波导探测系统实验平台,及实测的气象数据,作为后续大气波导模型诊断分析和数值模拟的基础;研究了蒸发波导诊断模型的基本原理,推导了nps模型诊断过程,并进行诊断计算和误差分析。(2)研究大气数值模式的工作原理和WRF模式的组成模块及其执行流程,提出了大气波导数值模拟系统初步框架;在本地Linux服务器上安装搭建了基于WRF模式并耦合nps模型的蒸发波导数值模拟系统,进行了一次样例数值模拟实验,验证了WRF模式开发环境的正确性。(3)利用该数值模拟系统对南海海域2014年11月1日日的5整日海上蒸发波导分别进行了数值模拟,并与探测系统实测数据进行对比分析,显示模拟结果与实测结果变化规律基本一致,统计计算这5日的蒸发波导高度平均误差为1.289m。此外,对南海海域2011年整年的蒸发波导进行数值模拟,得到了12个月的蒸发波导时空分布特征,分析总结的规律与其它文献的研究结论基本一致。实验证明本文提出的新型蒸发波导数值模拟系统的可靠性和可行性,实现了中尺度的区域蒸发波导数值模拟,为后续的海洋蒸发波导数值模拟与预报研究,提供了理论参考和实践依据。

关键词：蒸发波导 WRF模式 nps模型数值模拟