基于多点观测的相干结构识别方法、系统、设备以及介质

专利主权项内容

1.一种基于多点观测的相干结构识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.对湍流混合矩阵剖面观测仪器获取的四组矩阵剪切剖面信号进行预处理，包括进行噪声扰动剔除以及依据深度对剪切空间序列数据进行预分割；步骤2.基于db4小波基的小波变换对预处理后的四组剪切剖面数据分别进行尺度分解，并提取尺度分解后每组剪切剖面数据中的主含能涡结构信号；所述步骤2具体为：步骤2.1.在海洋空间中存在多样尺度特征的涡结构，利用小波变换能够实现对不同尺度涡结构的特征性分解；在数据尺度分割阶段，对剪切信号s(t)进行小波变换，得到各自对应的小波系数序列，计算公式如下：其中，wt(a, b)为变换获得的小波系数；*代表复共轭计算；b代表空间属性；a代表尺度属性，不同尺度a的小波系数序列对应着不同尺度属性的涡旋结构，代表db4小波基函数；步骤2.2.对分解后的小波系数进行分析，量化不同尺度a小波系数对应的能量波动，该能量波动即为同尺度a的涡结构对应的能量属性；引入能量属性E量化公式，对不同尺度涡结构的能量特征进行量化：a其中，E为尺度a对应的涡结构能量；b对应着数据空间序列；a步骤2.3.构建尺度a与能量E波动曲线，能量峰值所对应的尺度为含能主尺度，以尺度/>的小波系数序列进行信号重构，重构后信号为主含能涡结构信号；a步骤2.4.重构后得到观测域中的主含能涡结构信号重构公式如下：其中，/>为重构后的剪切信号；/>为能量峰值对应的尺度，/>表示db4小波基函数；步骤3.利用时间依赖内在相关性分析方法，对步骤3得到的四组主含能涡结构信号之间的同步相关性信息进行计算，从而对相干结构进行识别；所述步骤3具体为：步骤3.1.对矩阵四组主含能涡结构数据进行希尔伯特变换，分别提取各自对应的瞬时周期{T(t), T(t), T(t), T(t)}；1k2k3k4k其中，t代表任意时间刻度；k步骤3.2.对步骤3.1中的四组主含能涡结构数据中两两主含能涡结构数据对进行相关性分析时，选择对应最大的时间宽度作为相关性分析的最小滑动窗口长度t<<步骤3.3.以时间t中心的局部时间区间，定义为选择滑动窗口t，滑动窗口具有自适应特征且t≥t，其中，滑动窗口表征如下：t＝[t-nt/2 : t+nt/2]，n为任意正实数；<<<<<<<<<步骤3.4.在给定的滑动窗口下，计算两两涡结构序列之间的局部相关性R；步骤3.5.对步骤3.2至步骤3.4进行重复迭代，直到滑动窗口的边界超过m米深度段对应的时间长度；步骤3.6.将深度d处m米长深度段内每对主含能涡结构数据，两两相关性分析结果按照子弹空间位置进行空间拼接，由此获得同步演化相干结构切割面分布；整个观测剖面由多个深度段组成，按照深度大小将切割面进行垂向连接，即深度d处的切割面下接深度d+m处的切割面，深度d+m处的切割面继续下接深度d+2m处的切割面，切割面层层连接直至数据末端即得到相关域垂向空间分布，对相关域垂向空间进行平滑处理，获得连续起伏波动的相关性空间分析域；步骤3.7.设定相关性阈值；设定相关性阈值，若相关性空间分析域内存在一连续空间域范围，其相关性数值均高于相关性阈值，则该连续空间域被识别为相干结构；若连续空间域的相关性数值低于相关性阈值，则该连续空间域被认定为无相干结构存在。