Salome HOME
Correcting A-shape verification
[modules/adao.git] / src / daComposant / daAlgorithms / Blue.py
index ae15c23d57a6a868155d790a0e6e04a0a742d8e5..6e68214dcffbd6782c298f987cc11e3f4b689c7f 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 #-*-coding:iso-8859-1-*-
 #
-#  Copyright (C) 2008-201 EDF R&D
+#  Copyright (C) 2008-2012 EDF R&D
 #
 #  This library is free software; you can redistribute it and/or
 #  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
@@ -18,6 +18,7 @@
 #
 #  See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
 #
+#  Author: Jean-Philippe Argaud, jean-philippe.argaud@edf.fr, EDF R&D
 
 import logging
 from daCore import BasicObjects, PlatformInfo
@@ -28,54 +29,113 @@ import numpy
 # ==============================================================================
 class ElementaryAlgorithm(BasicObjects.Algorithm):
     def __init__(self):
-        BasicObjects.Algorithm.__init__(self)
-        self._name = "BLUE"
-        logging.debug("%s Initialisation"%self._name)
+        BasicObjects.Algorithm.__init__(self, "BLUE")
+        self.defineRequiredParameter(
+            name     = "StoreSupplementaryCalculations",
+            default  = [],
+            typecast = tuple,
+            message  = "Liste de calculs supplémentaires à stocker et/ou effectuer",
+            listval  = ["APosterioriCovariance", "BMA", "OMA", "OMB", "Innovation", "SigmaBck2", "SigmaObs2", "MahalanobisConsistency"]
+            )
 
     def run(self, Xb=None, Y=None, H=None, M=None, R=None, B=None, Q=None, Parameters=None):
-        """
-        Calcul de l'estimateur BLUE (ou Kalman simple, ou Interpolation Optimale)
-        """
         logging.debug("%s Lancement"%self._name)
-        logging.debug("%s Taille mémoire utilisée de %.1f Mo"%(self._name, m.getUsedMemory("Mo")))
+        logging.debug("%s Taille mémoire utilisée de %.1f Mo"%(self._name, m.getUsedMemory("M")))
         #
-        Hm = H["Direct"].asMatrix()
-        Ht = H["Adjoint"].asMatrix()
+        # Paramètres de pilotage
+        # ----------------------
+        self.setParameters(Parameters)
+        #
+        # Opérateur d'observation
+        # -----------------------
+        Hm = H["Tangent"].asMatrix(None)
+        Ha = H["Adjoint"].asMatrix(None)
         #
         # Utilisation éventuelle d'un vecteur H(Xb) précalculé
         # ----------------------------------------------------
         if H["AppliedToX"] is not None and H["AppliedToX"].has_key("HXb"):
-            logging.debug("%s Utilisation de HXb"%self._name)
             HXb = H["AppliedToX"]["HXb"]
         else:
-            logging.debug("%s Calcul de Hm * Xb"%self._name)
             HXb = Hm * Xb
-        HXb = numpy.asmatrix(HXb).flatten().T
+        HXb = numpy.asmatrix(numpy.ravel( HXb )).T
         #
-        # Calcul de la matrice de gain dans l'espace le plus petit
-        # --------------------------------------------------------
-        if Y.size <= Xb.size:
-            logging.debug("%s Calcul de K dans l'espace des observations"%self._name)
-            K  = B * Ht * (Hm * B * Ht + R).I
+        # Précalcul des inversions de B et R
+        # ----------------------------------
+        if B is not None:
+            BI = B.I
+        elif self._parameters["B_scalar"] is not None:
+            BI = 1.0 / self._parameters["B_scalar"]
+            B = self._parameters["B_scalar"]
         else:
-            logging.debug("%s Calcul de K dans l'espace d'ébauche"%self._name)
-            K = (Ht * R.I * Hm + B.I).I * Ht * R.I
+            raise ValueError("Background error covariance matrix has to be properly defined!")
         #
-        # Calcul de l'innovation et de l'analyse
-        # --------------------------------------
+        if R is not None:
+            RI = R.I
+        elif self._parameters["R_scalar"] is not None:
+            RI = 1.0 / self._parameters["R_scalar"]
+        else:
+            raise ValueError("Observation error covariance matrix has to be properly defined!")
+        #
+        # Calcul de l'innovation
+        # ----------------------
         if Y.size != HXb.size:
             raise ValueError("The size %i of observations Y and %i of observed calculation H(X) are different, they have to be identical."%(Y.size,HXb.size))
         if max(Y.shape) != max(HXb.shape):
             raise ValueError("The shapes %s of observations Y and %s of observed calculation H(X) are different, they have to be identical."%(Y.shape,HXb.shape))
         d  = Y - HXb
-        logging.debug("%s Innovation d = %s"%(self._name, d))
+        #
+        # Calcul de la matrice de gain et de l'analyse
+        # --------------------------------------------
+        if Y.size <= Xb.size:
+            if self._parameters["R_scalar"] is not None:
+                R = self._parameters["R_scalar"] * numpy.eye(len(Y), dtype=numpy.float)
+            K  = B * Ha * (Hm * B * Ha + R).I
+        else:
+            K = (Ha * RI * Hm + BI).I * Ha * RI
         Xa = Xb + K*d
-        logging.debug("%s Analyse Xa = %s"%(self._name, Xa))
         #
+        # Calcul de la fonction coût
+        # --------------------------
+        oma = Y - Hm * Xa
+        Jb  = 0.5 * (Xa - Xb).T * BI * (Xa - Xb)
+        Jo  = 0.5 * oma.T * RI * oma
+        J   = float( Jb ) + float( Jo )
         self.StoredVariables["Analysis"].store( Xa.A1 )
-        self.StoredVariables["Innovation"].store( d.A1 )
+        self.StoredVariables["CostFunctionJb"].store( Jb )
+        self.StoredVariables["CostFunctionJo"].store( Jo )
+        self.StoredVariables["CostFunctionJ" ].store( J )
+        #
+        # Calcul de la covariance d'analyse
+        # ---------------------------------
+        if "APosterioriCovariance" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            A = B - K * Hm * B
+            if min(A.shape) != max(A.shape):
+                raise ValueError("The 3DVAR a posteriori covariance matrix A is of shape %s, despites it has to be a squared matrix. There is an error in the observation operator."%str(A.shape))
+            if logging.getLogger().level < logging.WARNING: # La verification n'a lieu qu'en debug
+                try:
+                    L = numpy.linalg.cholesky( A )
+                except:
+                    raise ValueError("The BLUE a posteriori covariance matrix A is not symmetric positive-definite. Check your B and R a priori covariances.")
+            self.StoredVariables["APosterioriCovariance"].store( A )
+        #
+        # Calculs et/ou stockages supplémentaires
+        # ---------------------------------------
+        if "Innovation" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["Innovation"].store( numpy.ravel(d) )
+        if "BMA" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["BMA"].store( numpy.ravel(Xb - Xa) )
+        if "OMA" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["OMA"].store( numpy.ravel(oma) )
+        if "OMB" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["OMB"].store( numpy.ravel(d) )
+        if "SigmaObs2" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["SigmaObs2"].store( float( (d.T * (Y-Hm*Xa)) / R.trace() ) )
+        if "SigmaBck2" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["SigmaBck2"].store( float( (d.T * Hm * (Xa - Xb))/(Hm * B * Hm.T).trace() ) )
+        if "MahalanobisConsistency" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
+            self.StoredVariables["MahalanobisConsistency"].store( float( 2.*J/len(d) ) )
         #
-        logging.debug("%s Taille mémoire utilisée de %.1f Mo"%(self._name, m.getUsedMemory("MB")))
+        logging.debug("%s Taille mémoire utilisée de %.1f Mo"%(self._name, m.getUsedMemory("M")))
         logging.debug("%s Terminé"%self._name)
         #
         return 0