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余桐1, 2, 颜波2, 3, 焦君圣1, 朱心科2
1. 中国计量大学计量测试与仪器学院, 浙江, 杭州, 310018
2. 自然资源部第二海洋研究所, 浙江 杭州 310012;
3. 杭州电子科技大学机械工程学院, 浙江, 杭州, 310018
YU Tong1, 2, YAN Bo2,3, JIAO Junsheng1, ZHU Xinke2
1. College of Metrology Measurement and Instrument, China Jiliang University, Hangzhou 310018,China;
2. Second Institute of Oceanography, Hangzhou 310012, China;
3. School of Mechanical Engineering, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China;
摘要: 针对传统AUV(autonomous undersea vehicl)使用预编程观测有害藻华效率低下, 以及传统预测模型对非线性浓度场适应性不足的问题, 设计了一种基于贝叶斯优化卷积神经网络的叶绿素浓度预测算法。基于卷积神经网络和贝叶斯优化算法的混合叶绿素浓度场预测模型, 在已有的预采样数据下对AUV进行卷积神经网络训练, 通过贝叶斯优化算法对CNN(Convolutional Neural Networks)模型中的超参数进行迭代优化, 最后将优化后的超参数带入到模型中, 获得临近位置的叶绿素浓度预测场。通过计算 AUV 当前位置与目标位置的浓度梯度值并结合其与有害藻华热点区域的相对位置, 选择不同的观测策略, 动态引导AUV的运到方向, 使其自主高效的完成对有害藻华高浓度区域的搜索与观测任务。采用真实有害藻华叶绿素浓度场进行仿真测试, 结果显示, 与常规算法相比, 该算法MAE下降30%, MSE下降60%, 能够满足对不同形态的有害藻华热点区域的观测需求。