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申请/专利权人:河海大学
摘要:本发明公开一种清澈海洋水质UWOC系统信道冲激响应拟合函数求解方法,首次提出使用双指数函数来拟合清澈海洋水质下的信道冲激响应曲线,并给出求解双指数函数拟合表达式各个待优化系数的一种简便方法,即借助Matlab软件里面优化工具箱(Optimizationtoolbox)固有的“非线性最小二乘曲线拟合”Lsqcurvefit函数以获取最终的优化系数,而在调用Lsqcurvefit函数所需的“拟合系数初值”这一关键环节,提出了一种将双指数函数分成前后两个加权部分,通过获得两个超定方程组的最小二乘解来确定初值的有效思路。
主权项:1.清澈海洋水质UWOC系统信道冲激响应拟合函数求解方法,其特征在于,包括:获取清澈海洋水质下的信道冲激响应hmct;构建用以拟合信道冲激响应的双指数函数;其中,双指数函数中内含待确定的拟合系数;根据指数函数权重,计算拟合系数,将拟合系数带入双指数函数,获得拟合函数,计算通过拟合函数拟合的信道冲激响应与hmct之间的均方根误差,调整指数函数权重,重复该步骤,直到指数函数权重到达阈值;将最小均方根误差对应的拟合函数作为最终需要的拟合函数;所述双指数函数的表达式设为:ht=a·eb·Δt+c·ed·ΔtΔt=t-t0是光子的相对传输时间,t是光子的绝对传输时间,t0是光子直达径的传输时间,t0=Lv,L是发射机到接收机的直达径距离,v是光在海水中的传输速度;a,b,c,d是四个待确定的拟合系数,e为自然常数;由数据函数hmct构成的、包含待定系数a和b的超定方程组为: 上式中,n为hmct经验数据点的个数,满足n>>2;w∈0,1为信道冲激响应权重系数;考虑到信道冲激响应hmct>0的本质,其必有指数函数存在,故对公式4中每个方程的两边分别取自然对数,有: 令lna=a′,则上述超定方程组可以写成如下矩阵-矢量乘积的形式: 上式中,R为n×2维矩阵,其中Δti=ti-t0由蒙特卡洛信道冲激响应仿真值所对应的时间轴变量代入计算;a为含有所求系数初值信息的2×1维矢量;y1为n×1维矢量,由w和蒙特卡洛信道冲激响应值代入计算获得,R为列满秩矩阵,则由矩阵论知识知,超定方程组6的最小二乘解为 式中,上标·T代表矩阵转置操作,显然,拟合表达式系数a和b的迭代初值a0、b0表示为 同理得由函数h2t构成的、包含待定系数c和d的超定方程组为: 其最小二乘解 式中,lnc=c′拟合表达式系数c和d的迭代初值c0、d0为
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百度查询: 河海大学 清澈海洋水质UWOC系统信道冲激响应拟合函数求解方法及系统
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