[發(fā)明專利]一種基于貝葉斯理論和氣墊船姿態(tài)信息的海浪信息預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611105986.4
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106599427B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 王元慧;佟海艷;付明玉;趙大威;庹玉龍;趙亮博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供的是一種基于貝葉斯理論和氣墊船姿態(tài)信息的海浪信息預測方法。一、對氣墊船建立六自由度運動數(shù)學模型；二、基于步驟一中建立的運動數(shù)學模型仿真氣墊船的橫搖、縱搖和升沉三自由度姿態(tài)信息；利用多元預測理論對氣墊船運動三自由度姿態(tài)信息進行交叉譜分析，得到交叉譜；三、根據(jù)氣墊船實物仿真實驗獲取氣墊船的響應幅度算子函數(shù)；四、將步驟二中得到的交叉譜和步驟三中得到的響應幅度算子函數(shù)作為貝葉斯模型的輸入，并利用貝葉斯模型反演航行海域的實時海況。本發(fā)明是一種根據(jù)氣墊船在海上的運動姿態(tài)數(shù)據(jù)來反推航行海域的海況信息的方法；本發(fā)明的貝葉斯模型輸出的是離散化的海浪方向譜函數(shù)值，解決了參數(shù)法帶來的運算復雜度的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種海浪信息預測方法，具體地說是一種基于貝葉斯理論的海浪信息預測在氣墊船上的應用。

背景技術

氣墊船作為水陸兩棲的船種，能夠在水面和地面上方便地航行，因此其用途十分廣泛。氣墊船分為全墊升氣墊船和側壁式氣墊船，本發(fā)明主要針對全墊升氣墊船。氣墊船由于其快速性，在海面上航行主要受海浪和海風的影響。因此，獲得其航行海域的實時海況具有重要意義。

針對氣墊船的作業(yè)特點，獲取實時的海況信息十分困難，傳統(tǒng)的獲取海況信息的方法為定點測量法，無法滿足氣墊船的作業(yè)需求。而隨船估計法，將氣墊船的本身在海上的姿態(tài)運動與海浪的運動看作一種線性關系，通過獲取氣墊船實時姿態(tài)信息來反演海況信息。原理與浮標法相似，將氣墊船本身近似看作浮標，由于氣墊船大多為小型船舶，從而此種近似比其他船舶近似性要好。

在對國內外的公開文獻進行檢索分析之后，未找到降本發(fā)明的方法應用到氣墊船中的公開報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠得到氣墊船航行海域的實時海況信息的基于貝葉斯理論和氣墊船姿態(tài)信息的海浪信息預測方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

步驟一、根據(jù)固定坐標系和船體運動坐標系，對氣墊船建立六自由度運動數(shù)學模型；

步驟二、基于步驟一中建立的運動數(shù)學模型仿真氣墊船的橫搖、縱搖和升沉三自由度姿態(tài)信息；利用多元預測理論對氣墊船運動三自由度姿態(tài)信息進行交叉譜分析，得到交叉譜；

步驟三、利用氣墊船實物仿真實驗獲取氣墊船的響應幅度算子函數(shù)；

步驟四、將步驟二中得到的交叉譜和步驟三中得到的響應幅度算子函數(shù)作為貝葉斯模型的輸入，并利用貝葉斯模型反演航行海域的實時海況。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述對氣墊船建立六自由度運動數(shù)學模型包括運動學數(shù)學模型和動力學數(shù)學模型。

2、所述交叉譜分析的具體過程為：

針對每個時間序列z_i，使用前p個時間序列值對第s個時間序列進行建模：

z_i(s)-A₁z_i(s-1)-…-A_pz_i(s-p)＝ε_i i＝1,2,…,k

其中，A_i為權重系數(shù)；ε_i為均值為0方差為σ_i的高斯白噪聲，代表測得值與模型估計值之間的誤差；

同時考慮所有時間序列改為如下矩陣形式：

Ζ(s)-A₁Ζ(s-1)-…-A_pΖ(s-p)＝ε(s)