[发明专利]一种浮标数据的多目标关联度划分处理方法

摘要

本发明涉及一种浮标数据的多目标关联度划分处理方法，所述浮标数据的多目标关联度划分处理方法包括以下步骤：获取历年台风与浮标数据；构建浮标关系图；多目标问题公式化；构建针对浮标数据定制的NSGA‑II算法(带精英保存策略的非支配排序遗传算法)；输出适合浮标数据的多目标布局方法。其优点在于，将海区中所有的浮标构成图，将浮标分布划分区域存储；使微区内浮标数据相关性最大化、微区间的相关性最小化、跨微区通信时间最小化，并且使微区负载平衡；对海洋应急预警、预报、台风资料分析提供高效检索方式，并提高预报精度；促进业务化常规预报的质量、数值模式同化的效果、防灾减灾与应急预报决策的正确制定以及维权执法等海上活动的保障能力。

主权项

1.一种浮标数据的多目标关联度划分处理方法，其特征在于，所述浮标数据的多目标关联度划分处理方法包括以下步骤：S01：获取历年台风与浮标数据；S02：构建浮标关系图；S03：多目标问题公式化；S04：构建针对浮标数据定制的NSGA‑II算法，带精英保存策略的非支配排序遗传算法；S05：输出适合浮标数据的多目标布局方法；所述的S04步骤中的针对浮标数据定制的NSGA‑II算法包括初始化个体算法、选择算子算法、交叉算子算法、变异算子算法、精英保存算法；所述的S02步骤中，包括以下步骤S021：台风与浮标关系计算；S022：设立阈值Eros_f；S023：将两个浮标的Eros值与阈值Eros_f对比；S024：获取浮标关系图；所述的台风与浮标关系计算是利用Eros距离度量方法计算台风参数对浮标的影响系数，所述的台风参数包括台风风向、距离、海温、增水、海压，所述的将两个浮标的Eros值与阈值Eros_f对比为若Eros>Eros_f，则台风对两者影响程度相似，具有边关系，若Eros<Eros_f，则台风对两者影响程度不同，不具有边关系，且Eros值越大表明两者越相似；所述的S03步骤中，包括微区内浮标间关系最大化目标公式化、微区间相关性最小化目标公式化、跨微区通信时间最小化目标公式化、微区完整性约束、微区个数约束；所述的微区内浮标间关系最大化目标公式化的公式为：其中，C_ik与C_jk分别表示浮标v_i与v_j是否属于第k个微区，ω_ij表示顶点V_i与V_j间的边权值；所述的微区间相关性最小化目标公式化的公式为其中，反映所有微区的数据期望值，用于评估某一微区到微区期望值的差异；所述的跨微区通信时间最小化目标公式化的公式为其中，d_lk表示第l次台风是否涉及微区M_k，C代表云计算平台读取单个微区的通信时间，Ty表示台风次数；所述的微区完整性约束的公式为所述的微区个数约束的公式为MN_min≤MN≤MN_max；MN＝MN_fix，其中，[MN_min,MN_max]是一个范围，MN_fix是一个适当的值；微区规模约束的公式为M_min≤|M_k|≤M_max；k＝1，2，...，MN，其中，[M_min,M_max]是微区规模的范围，|M_k|是M_k的大小；所述的初始化个体算法包括以下步骤：S0411：从浮标集合V中抽取K个初始点，并在个体数组中ind_j中将K个初始点的值依次标记为k，k＝1,2,…,K；S0412：当所有的顶点都属于某一微区时，判断上一轮是否有浮标添加至微区；S0413：若有，对于每一个微区M_k，如果浮标集合V中某一顶点v_j与微区M_k内某一顶点v_i相连接且v_j不属于任何微区且微区M_k的规模小于M_max，就在个体数组中令v_j顶点的值为k；若没有，对于每一个微区M_k，如果v_i未被分配且微区M_k的规模小于M_max，就在个体数组中令v_j顶点的值为k；S0414：输出种群G₀；所述的选择算子算法包括以下步骤：S0421：预设交配池的规模为P_size，对第r代种群G_r进行快速非支配集排序；S0422：计算每个解的拥挤度；S0423：判断交配池P_r规模是否小于P_size；S0424：当交配池P_r规模小于P_size时，随机抽取Gr中两个解v_i与v_j，其非支配等级分别为x_i与x_j；S0425：判断x_i与x_j的大小；S0426：如果x_i大于x_j，将v_i并入交配池P_r内；如果x_i小于x_j，将v_j并入交配池P_r内；如果x_i等于x_j，选择拥挤度最大的解并入交配池P_r内；S0427：循环S0423‑S0426，直至交配池P_r规模不小于P_size；S0428：输出交配池Pr；所述的交叉算子算法包括以下步骤：S0431：从交配池P_r中随机抽取两个个体ind_ri，ind_rj；S0432：从两个个体中随机抽选一个个体ind_ri，并随机选择ind_ri中某一微区，并将ind_rj中该微区相应位置替换为ind_ri中的微区值，生成新个体ind_(r+1)i；S0433：对新个体ind_(r+1)i进行重新标记,判断个体内同一微区内部是否相连，若不相连则标记为新微区；S0434：输出新个体ind_(r+1)i；所述的变异算子算法包括以下步骤：S0441：随机抽取个体ind_ri中属于某一微区M_i中的一些边界浮标v_k，k＝1,2,…,|V|，i＝1,2,…,MN；S0442：如果N_kj值为1且v_j不属于M_i，就将边界浮标v_k转移至v_j所属微区内；S0443：重新标记受影响微区；S0444：输出个体ind_ri；所述的精英保存算法包括以下步骤：S0451：选择第r代种群G_r；S0452：将中G_r第一非支配解集中拥挤度最大的解放入第r+1代种群G_r+1中；S0453：输出第r+1代种群G_r+1。