BP神经网络辅助的GNSS反射信号土壤湿度反演 被引量：19

1

作者 丰秋林 郑南山 +1 位作者 刘晨 周晓敏 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2018年第8期157-162,共6页

针对如何快速准确地估算区域尺度上的土壤湿度问题,该文首先从高质量GPS接收机接收的信噪比观测值中,提取L2C反射信号的振幅和相位作为输入,并采用Noah陆面模型计算土壤湿度值作为期望值,构建基于BP神经网络算法的GNSS卫星反射信号土壤... 针对如何快速准确地估算区域尺度上的土壤湿度问题,该文首先从高质量GPS接收机接收的信噪比观测值中,提取L2C反射信号的振幅和相位作为输入,并采用Noah陆面模型计算土壤湿度值作为期望值,构建基于BP神经网络算法的GNSS卫星反射信号土壤湿度反演模型。实验结果表明:基于BP神经网络算法的GNSS卫星反射信号土壤湿度反演方法获取的土壤湿度结果与土壤湿度参考值误差较小,线性回归的决定系数R2为0.909 1,均方根误差为0.028 7;进一步与线性回归统计模型比较发现,利用BP神经网络模型定量估测土壤湿度明显优于线性回归统计模型,证明了该方法的可靠性。 展开更多

关键词 BP神经网络算法 信噪比 土壤湿度 gnss反射信号

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基于GNSS-R信号的土壤湿度反演研究 被引量：19

2

作者 严颂华 张训械 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期8-13,共6页

采用GNSS反射信号反演土壤湿度,介绍了采用的土壤介电模型、信号反射模型、反演理论、软件接收机及数据处理等关键技术。在利用湖水反射实验对接收机进行校准的基础上,给出了该反演技术和手持湿度计进行比较的实测结果,指出该方法在湿... 采用GNSS反射信号反演土壤湿度,介绍了采用的土壤介电模型、信号反射模型、反演理论、软件接收机及数据处理等关键技术。在利用湖水反射实验对接收机进行校准的基础上,给出了该反演技术和手持湿度计进行比较的实测结果,指出该方法在湿度很小时存在一定的误差,而土壤湿润时一致性良好,表明利用GNSS-R信号反演土壤湿度具有良好的发展前景。 展开更多

关键词 gnss反射信号 土壤湿度 介电模型 软件接收机

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GNSS海洋反射信号接收机设计与分析

3

作者 冯旭哲 陈建云 +1 位作者 李献斌 瞿智 《气象水文海洋仪器》 2024年第2期109-114,共6页

针对全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)海洋反射信号遥感技术的需求,文章设计了一种GNSS海洋反射信号接收机,用以对GNSS直射信号和反射信号进行接收。多普勒延迟映射结构是GNSS海洋反射信号接收机中的关键部件... 针对全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)海洋反射信号遥感技术的需求,文章设计了一种GNSS海洋反射信号接收机,用以对GNSS直射信号和反射信号进行接收。多普勒延迟映射结构是GNSS海洋反射信号接收机中的关键部件,采用直射信号通道闭环、反射信号通道开环的方式,反射信号通道利用直射信号通道获得的扩频码和多普勒频率,在半个C/A码片时间内进行相关积分,得到反射信号的相关峰波形。由于海面反射的GNSS信号是多个不同反射信号的集合,合成码的相关波形和直射信号不同,其位置和形状包含了海洋学参数信息,通过此相关函数波形即可解算出海面风场信息。GNSS海洋反射信号接收机技术可以为海洋环境监测、基础测绘、灾害监测等领域提供技术支持。 展开更多

关键词 gnss反射信号 海面风场反演 多普勒延迟映射 海洋环境监测

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利用小波分解的GNSS-R雪厚反演改进算法 被引量：5

4

作者 邓攀 王泽民 +3 位作者 安家春 张辛 于秋则 孙伟 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期863-870,共8页

基于全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry, GNSS-R)数据的雪厚反演具有低成本、低功耗、全天时采集数据的特点,但利用GNSS信噪比观测值进行雪厚反演时,观测值受噪声信号功率影响较大,反演精度... 基于全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system reflectometry, GNSS-R)数据的雪厚反演具有低成本、低功耗、全天时采集数据的特点,但利用GNSS信噪比观测值进行雪厚反演时,观测值受噪声信号功率影响较大,反演精度较低。基于此,提出一种基于小波分解的雪厚反演改进算法,利用小波分解良好的去噪效果,在不改变原始信号中的频率组成的情况下,较好地将噪声功率与信号功率分离。通过北极黄河站2017年年积日第32—100天采集的信噪比数据对此算法进行验证,由于黄河站雪厚变化复杂,同时对比分析了不同积雪状态下该算法的适用性。结果表明,所提反演算法与现有的雪厚反演算法相比,单天时间尺度上的反演结果与实测值的最大偏差由13.71 cm下降到9.43 cm,反演结果与实测值的中误差由7.08 cm下降到5.98 cm,反演结果本身的标准差由8.19 cm下降到7.07 cm,数据利用率由82.60%提升到89.31%。在雪面消融、积累、稳定时,反演结果与实测值的中误差分别由9.02 cm、10.30 cm、7.59 cm下降到5.82 cm、5.64 cm、7.17 cm,平均绝对误差分别由6.77 cm、7.52 cm、7.00 cm下降到5.39 cm、4.72 cm、6.73 cm。可见,在复杂的积雪变化下,所提改进算法反演结果的精度和可靠性有明显的改善。 展开更多

关键词 gnss反射信号 信噪比 雪厚反演 小波分析

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CYGNSS/SMAP数据融合半经验模型的土壤湿度反演

5

作者 张云 张丹丹 +3 位作者 孟婉婷 顾军 韩彦岭 杨树瑚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2873-2882,共10页

星载GNSS反射信号(GNSS-R)的土壤湿度反演易受陆地多变环境因素影响,目前,对于星载GNSS-R土壤湿度反演中误差分析及反演模型外推性能分析较少。综合多种误差修正模型,包括GNSS卫星发射功率误差、植被和地表粗糙度对反射信号强度的衰减,... 星载GNSS反射信号(GNSS-R)的土壤湿度反演易受陆地多变环境因素影响,目前,对于星载GNSS-R土壤湿度反演中误差分析及反演模型外推性能分析较少。综合多种误差修正模型,包括GNSS卫星发射功率误差、植被和地表粗糙度对反射信号强度的衰减,通过修正提高陆地点反射率的准确性,建立了反射率-土壤湿度的CYGNSS/SMAP数据融合的反演半经验模型。实现了一年高精度外推反演,反演偏差为-0.0037 cm^(3)/cm^(3),均方根误差(RMSE)为0.0264 cm^(3)/cm^(3),相关系数为0.9636。提出了分季节的外推模型,提高了低含水量季节的外推精度。实验区域的经度为90°E~130°E,纬度为20°N~38°N,利用2019年10月至2020年9月的CYGNSS/SMAP数据进行训练,外推2020年10月至2021年9月的土壤湿度。经误差模型修正反射率后,模型的反演偏差提升6.80%,均方根误差提升3.30%。针对实验区域内冬、春季土壤含水量较低时反演精度差的问题,提出了同季节外推的分季节训练模型,相对一年数据量的训练模型,冬季反演的均方根误差提升21.58%,春季提升21.05%。将2021年6月1—10日的反演结果与CLDAS地面实测土壤湿度进行对比,反演偏差为0.0058 cm^(3)/cm^(3),均方根误差为0.0854 cm^(3)/cm^(3),具有较好的准确性。研究证明了使用反射率误差修正模型及反射率-土壤湿度半经验模型反演土壤湿度的有效性,对推广星载GNSS-R土壤湿度反演业务化应用具有积极意义。 展开更多

关键词 gnss反射信号 土壤湿度 CYgnss SMAP 植被衰减 地表粗糙度

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基于GPS反射信号的岸基海冰探测研究 被引量：4

6

作者 张云 郭建京 +1 位作者 洪中华 韩彦岭 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期262-267,共6页

论述了全球导航卫星系统反射信号测量(GNSS-R)在海冰介电常数和海冰密集度方面的潜在的研究价值,对欧洲空间局在格林兰岛迪斯科海岸采集的海冰数据进行分析,处理了两种反射信号的幅度的量化关系,同时跟踪多颗GNSS卫星并且保证了数据处... 论述了全球导航卫星系统反射信号测量(GNSS-R)在海冰介电常数和海冰密集度方面的潜在的研究价值,对欧洲空间局在格林兰岛迪斯科海岸采集的海冰数据进行分析,处理了两种反射信号的幅度的量化关系,同时跟踪多颗GNSS卫星并且保证了数据处理时间的连续性和有效性。根据双极化反射信号的幅度极化比和模拟海冰表面复介电常数得出幅度极化比和海冰表面的介电常数变化之间的联系。 展开更多

关键词 gnss反射信号 海冰 极化比 介电常数

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GNSS-R反演海浪有效波高实验分析 被引量：4

7

作者 杨尧 李明里 +1 位作者 李伟强 杨东凯 《全球定位系统》 2011年第5期17-21,共5页

阐述了基于GNSS-R技术利用干涉复数场(ICF)测量有效波高的技术原理以及方法。并对这种方法进行了实验,对实验结果进行了分析。实验结果得出:此方法所测得的结果随有效波高变化,与测波仪测得的波高比较一致,说明GNSS-R遥感测试有效波高... 阐述了基于GNSS-R技术利用干涉复数场(ICF)测量有效波高的技术原理以及方法。并对这种方法进行了实验,对实验结果进行了分析。实验结果得出:此方法所测得的结果随有效波高变化,与测波仪测得的波高比较一致,说明GNSS-R遥感测试有效波高方法可以作为一种低成本有效的测量有效波高的手段。 展开更多

关键词 gnss反射信号 有效波高 ICF相关时间宽度

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BP神经网络辅助的GNSS反射信号NDVI反演 被引量：2

8

作者 张皓 郑南山 丰秋林 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第36期81-86,共6页

归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)是一种能反映地表植被生长情况和覆盖度的重要指标,针对如何确定研究区域归一化植被指数变化趋势的问题,提出一种BP神经网络辅助的GNSS卫星反射信号NDVI反演方法。从PBO观... 归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)是一种能反映地表植被生长情况和覆盖度的重要指标,针对如何确定研究区域归一化植被指数变化趋势的问题,提出一种BP神经网络辅助的GNSS卫星反射信号NDVI反演方法。从PBO观测网P037和P39站点信噪比观测数据提取的振幅参数作为输入值,归一化植被指数作为输出值,构建BP神经网络辅助的GNSS卫星反射信号植被指数反演模型,并与线性回归模型进行对比,实验结果显示:P037和P039站点振幅线性回归的相关系数为0.7003和0.7756,均方根误差为0.0622和0.0760,BP模型的相关系数为0.8023和0.8394,均方根误差为0.0336和0.0459,表明BP神经网络辅助的GNSS卫星反射信号反演模型获取的归一化植被指数优于线性回归模型,为获取准实时、低成本和高时间分辨率的NDVI提供了新的思路,证明了该方法的可行性。 展开更多

关键词 BP神经网络 归一化植被指数 信噪比 gnss反射信号

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机载导航卫星反射信号海面高度测量

9

作者 王峰 杨东凯 +1 位作者 张国栋 张波 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期471-479,共9页

对机载导航卫星反射信号海面高度测量模型、定点跟踪和模型拟合2种估计反射相对于直射信号时延的方法以及误差校正进行了研究。针对Z-V模型拟合法进行时延估计复杂度高的特点,提出了7-β模型和相应的时延估计方法;为消除定点跟踪法估计... 对机载导航卫星反射信号海面高度测量模型、定点跟踪和模型拟合2种估计反射相对于直射信号时延的方法以及误差校正进行了研究。针对Z-V模型拟合法进行时延估计复杂度高的特点,提出了7-β模型和相应的时延估计方法;为消除定点跟踪法估计的时延中的海况偏差,提出了查表法和加权平均结合的校正方法。利用2015年12月3日CSIC-IEEC在波罗的海采集的机载数据进行了海面高度反演。结果表明通过已有时延估计方法和所提出的7-β模型拟合法对GPS L1和Galileo E1反射信号进行时延估计,并通过提出的误差校正算法对海况误差进行校正后可得到精度为亚米级海面高度。 展开更多

关键词 gnss反射信号 海面高度 时延估计 跟踪 误差校正

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基于北斗GEO卫星反射信号的海冰反演技术研究

10

作者 孟婉婷 秦瑾 +1 位作者 张云 周勃 《上海航天》 CSCD 2018年第2期91-96,共6页

海冰检测已成为GNSS(全球导航卫星系统)反射信号技术的重要应用方向。为改善极化比海冰反演模型在海冰检测中的准确性,对极化比海冰反演模型的适用仰角范围进行了研究。根据菲涅尔原理,针对渤海海域的菲涅尔反射系数进行了模拟仿真,对... 海冰检测已成为GNSS(全球导航卫星系统)反射信号技术的重要应用方向。为改善极化比海冰反演模型在海冰检测中的准确性,对极化比海冰反演模型的适用仰角范围进行了研究。根据菲涅尔原理,针对渤海海域的菲涅尔反射系数进行了模拟仿真,对极化比海冰反演模型的适用范围进行了理论分析,并开展海冰实验。通过对实验数据的分析,成功反演了渤海海冰的变化趋势,验证了利用北斗反射信号反演海冰的可行性,同时,验证了两种模型的仰角适用范围。实验结果表明:用极化比海冰反演模型弥补偏振比海冰反演模型在高仰角情况下的不稳定性可行。 展开更多

关键词 gnss反射信号 海冰反演 北斗 极化比反演模型 菲涅尔反射系数

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基于TechDemoSat-1卫星的GPS反射信号海面高度反演 被引量：4

11

作者 张云 马德皓 +2 位作者 孟婉婷 郑俏 杨树瑚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1941-1948,共8页

针对星载GPS反射信号(GPS-R)海面测高的误差问题,基于星载GPS-R实测数据进行星载海面测高模型和误差修正模型的研究,并验证其有效性。利用TechDemoSat-1(TDS-1)数据,使用时延多普勒图(DDM)海面高度反演技术,着重分析了星载GPS-R海面高... 针对星载GPS反射信号(GPS-R)海面测高的误差问题,基于星载GPS-R实测数据进行星载海面测高模型和误差修正模型的研究,并验证其有效性。利用TechDemoSat-1(TDS-1)数据,使用时延多普勒图(DDM)海面高度反演技术,着重分析了星载GPS-R海面高度反演中的各类误差,并建立了相应的误差模型。对星载GPS-R海面高度反演模型进行优化,采用DTU15全球平均海面模型、DTU全球海潮模型验证反演精度。结果证明:优化后反演模型得到的全球海面高度反演结果的平均绝对误差(MAD)为6.05 m,精度提高了约29%,有效提高了海面高度反演的精度。研究成果对于推广星载GNSS反射信号(GNSS-R)的海面测高应用具有一定的意义。 展开更多

关键词 gnss反射信号(gnss-R) 星载 海面高度反演 精度分析 TechDemoSat-1(TDS-1)

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星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析 被引量：1

12

作者 王峰 杨东凯 张波 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期760-766,共7页

针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道... 针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及天线波束对星载GNSS反射信号时-空性能的影响。结果表明:单颗卫星无法满足全球探测的任务需求,当轨道高度为1300 km,倾角为98.7°,天线波束为40°时,平均覆盖次数、平均覆盖面积百分比和平均回访时间分别为1.6,36.5%和8 h;通过单一轨道的卫星组网可有效提高星载GNSS反射信号的时-空性能,当卫星数目为4,高度为635 km,倾角为98.7°,波束宽度为40°时,星载GNSS反射信号的时-空性能指标高于单颗ASCAT卫星24 h覆盖地球65%的指标;当卫星数目增加至8颗时,星载GNSS反射信号可在平均4.5 h内观测地球88.9%的区域。 展开更多

关键词 星载gnss反射信号 平均空间覆盖次数 平均覆盖面积百分比 回访时间 卫星组网

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星载GNSS海洋反射信号建模与仿真

13

作者 王峰 杨东凯 +2 位作者 张波 李博闻 张国栋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期419-429,共11页

星载GNSS反射信号建模与仿真对GNSS反射信号正逆问题的研究及接收机算法和性能的评估非常重要。从几何、信号和信息的角度建立了星载GNSS反射信号分层建模方法。详细论述了星载GNSS反射信号的双基几何关系,建立了海风、涌浪和降雨驱动... 星载GNSS反射信号建模与仿真对GNSS反射信号正逆问题的研究及接收机算法和性能的评估非常重要。从几何、信号和信息的角度建立了星载GNSS反射信号分层建模方法。详细论述了星载GNSS反射信号的双基几何关系,建立了海风、涌浪和降雨驱动的线性组合海浪谱,并基于此计算了GNSS反射信号双基散射系数,基于各散射单元独立散射的假设推导了反射信号模型,通过仿真产生了星载GNSS反射信号及时延-多普勒相关功率,并与UK TDS-1卫星实测相关功率进行了对比分析。结果显示,通过先产生反射信号后处理得到的相关功率和直接端对端产生的相关功率与UK TDS-1卫星实测的相关功率的余弦相似度分别为0.97和0.94,所提架构和方法可正确对星载GNSS反射信号进行建模和仿真。同时,通过所建平台分析了涌浪和降雨形成的海浪谱对星载GNSS反射信号的影响。结果发现,涌浪主要影响低风速探测而对高风速无影响,降雨对星载GNSS反射信号无明显影响。 展开更多

关键词 星载gnss反射信号 双基几何关系 双基散射 建模与仿真 时延-多普勒图

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基于GNSS卫星反射信号的海冰厚度探测 被引量：13

14

作者 高洪兴 杨东凯 +2 位作者 张波 王强 王峰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期1096-1100,共5页

为了解决近海岸海冰探测的难题,该文针对岸基平台提出一种利用GNSS卫星反射信号进行海冰厚度探测的方法。该方法首先计算GNSS卫星反射信号和直射信号的强度比,即反射信号相关功率和直射信号相关功率的比值;然后根据海冰厚度的经验模型... 为了解决近海岸海冰探测的难题,该文针对岸基平台提出一种利用GNSS卫星反射信号进行海冰厚度探测的方法。该方法首先计算GNSS卫星反射信号和直射信号的强度比,即反射信号相关功率和直射信号相关功率的比值;然后根据海冰厚度的经验模型得到海冰厚度的信息。为了验证该方法的有效性,在辽宁鲅鱼圈区进行的实验中对GNSS卫星反射信号进行了长期观测,结果表明,GNSS卫星反射信号反演的海冰厚度值为10~20 cm,与同比观测值之间具有很好的一致性。 展开更多

关键词 gnss卫星反射信号 海冰厚度 强度比 经验模型

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蒸发波导对GNSS海面反射信号有效散射区域的影响 被引量：1

15

作者 刘黎军 夏俊明 +3 位作者 白伟华 孙越强 杜起飞 骆黎明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期499-507,共9页

蒸发波导在海洋低空的发生概率高达90%,对舰船雷达、通信等电磁系统具有重要影响.为了分析利用GNSS卫星海面反射信号的时延-相关功率波形反演蒸发波导的可行性,本文提出了GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域的概念,并将有效散射区域内... 蒸发波导在海洋低空的发生概率高达90%,对舰船雷达、通信等电磁系统具有重要影响.为了分析利用GNSS卫星海面反射信号的时延-相关功率波形反演蒸发波导的可行性,本文提出了GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域的概念,并将有效散射区域内的GNSS反射信号区分为GNSS标准反射信号和GNSS波导反射信号;然后,利用射线追踪方法,仿真分析了GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域大小对蒸发波导的关键参数——波导高度的敏感性,并分析了在时延-相关功率波形上利用反射信号的传播时延将二者分离开的可行性.结果表明,GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域对蒸发波导高度非常敏感,对于2～25m高的GNSS反射信号接收天线,当蒸发波导的高度由0m增加至20m时,GNSS反射信号有效散射区域半径的均值可由约14km迅速扩展至约160km;采用高度角足够大的GNSS卫星可以将有效散射区内的GNSS标准反射信号与GNSS波导反射信号在时延-相关功率波形上分离开. 展开更多

关键词 蒸发波导 gnss海面反射信号 射线追踪 有效散射区域

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基于黄金分割法的卫星导航信号镜面反射点预测研究 被引量：5

16

作者 胡媛 刘卫 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期726-731,共6页

针对利用全球导航卫星系统(GNSS)反射信号进行遥感时镜面反射点位置获取精度低、迭代次数多、计算速度慢的问题,提出了基于黄金分割法预测镜面反射点的预测方法。研究了镜面反射点的特性及其几何关系,通过计算仿真,发现镜面反射点预测... 针对利用全球导航卫星系统(GNSS)反射信号进行遥感时镜面反射点位置获取精度低、迭代次数多、计算速度慢的问题,提出了基于黄金分割法预测镜面反射点的预测方法。研究了镜面反射点的特性及其几何关系,通过计算仿真,发现镜面反射点预测是一维单谷凸函数极值搜索问题。将卫星发射机和接收机的位置作为搜索区间,根据黄金分割法的搜索原则插入新的搜索点,依照路径最短原则逐步缩小搜索区间来获取镜面反射点的位置。实验仿真结果表明,所提出的算法具有精度高、反射路径最短、迭代次数少、收敛效率高以及运算速度快的特点。 展开更多

关键词 黄金分割法 镜面反射点 全球导航卫星系统(gnss)反射信号 反射路径 凸函数

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