基于联邦卡尔曼滤波算法的土壤呼吸监测仪多气室融合的研究

发布时间：2020-05-19 19:59

【摘要】：土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的一个关键部分,对研究全球变化有非常重要的影响。目前测量土壤碳通量使用最广泛的仪器是LI-8100,但它的测量方法是密闭式测量,并且成本昂贵,只用在单一测量,在测量空间异质性较大的土壤呼吸上有很大的限制性。因此,本文提出了基于联邦卡尔曼算法的多气室融合开放式测量方法。首先对每个气室的碳通量值预处理,然后通过位图法进行离异值检测,排除了11%的干扰值,最后送入融合中心,得到更精确的土壤碳通量值,结果表明:(1)在单个气室中,气室大小对碳通量的测量值影响较大,增加了测量的不确定性。而多气室增加了有效信息量,提高了土壤监测仪测量的稳定性。(2)进行数据融合前,采用分位图法检测测量值。能降低个别离异值对融合的影响,提高后续融合精度。(3)在土壤呼吸估算中,重置式联邦卡尔曼滤波结构能融合多气室的测量值,降低了单个气室测量值对整个系统的影响,提高了土壤呼吸估算的可靠性。因此,利用本文提出的方法能够提高监测土壤呼吸的精确度,并且能够节约大量的成本,为监测土壤呼吸提供了一套新的方法,对于研究土壤呼吸具有重大意义。
【图文】：

2 相关理论研究土壤扩散基本原理-Fick 定律ick 定律所描述的是一种基于物质扩散现象的宏观规律，1855 年，，被生物现。Fick 定律包括第一定律和第二定律，第一定律描述的是在单位时间扩散方向的单位界面的扩散物质流量（扩散通量，用 J 表示）与该截面成正比[47]，如图 2.1 知，1 面上原子为 C1，2 面上原子为 C2，则 1 平面数为 n1=C1dx，2 平面到 1 平面原子数为 n2=C2dx。假设原子平面跳动频率

推计算得到卡尔曼滤波系统的 k 时刻的状态估计 x(k,k-1)，式中给出了增益矩阵的理计算方法，事实上就是根据数学中利用协方差来求得这个循环系统的增益，该增的求得是系统能否正常运行必不可少的一环，增益矩阵有不同的求法，不同的变换式，但无论怎样推到都很容易证明都是同一种替换形式，在滤波过程之中根据实际况使用。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713;S154

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本文编号：2671402