1.一种基于压缩感知的河流月径流量预测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一、信息采集:采集河流相关数据资料,包括月平均水位、流量、降雨(雪)量、蒸发量;
步骤二、预处理:将河流的相关数据按年份、月份、时间等进行排序,对采集到的数据进行归一化预处理,采用的归一化映射如下:
其中,x, y ∈Rn,y代表原始数据,x代表所对应的原始数据y经过归一化预处理后的数据; ymin=min(y),代表原始数据中值最小的一个数据; ymax=max (y),代表原始数据中值最大的一个数据;
步骤三、训练合适的模型,进行曲线拟合:用压缩感知方法去拟合时间序列的观测数据,采用基于核范数的矩阵回归压缩感知方法步骤如下:步骤三-1、用下式描述时间序列数据预测模型:
其中,xn + 1 为预测数据,xi,i = 1,2,……,n 为前期值,ai为模型的待估计参数,en + 1为随机项,服从相互独立的均值为0、方差为σ2 的正态分布;
如果每一组观测数据,均可由同一组模型参数表达,则式(1)表达为矩阵形式:
为便于表达,本发明将式 (3) 表达为矩阵相乘的形式:B = AX + E;
其中X 是一个M+1 行、N+1 列矩阵;
步骤三-2、通过下式求解模型参数向量u:
步骤三-3、利用增广拉格朗日函数法求解约束优化问题,即通过以下公式求解:
上式中Y1,Y2,λ,μ均为拉格朗日参数;
其中步骤三-3增广拉格朗日函数法的步骤如下:a1. 初始化参数:Y1=0,Y2=0,μ=10-6,μmax=106,ρ=1.1,ε=10-8,固定其他参数,即其他参数保持当前的数值,初次迭代时保持它们的初始值;
固定X、E值,值为当时的值,更新B-AX:
a2. 固定B-AX、E值,值为当时的值,通过以下公式更新X:
a3. 固定B-AX、X值,值为当时的值,通过以下公式更新E:
a4. 通过以下公式更新参数:
a5. 通过μ=min(ρμ, μmax)更新μ,满足以下公式时满足收敛: 。