[發明專利]一種船舶海面風速、風向測量數據偏差校正方法

有效

• 申請號: 201710259709.7
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107145647B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 胡桐;成文;韓冰;漆隨平;郭顏萍;王東明;鄒靖;宮永翔
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06T17/10
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜;李新欣

1.一種船舶海面風速、風向測量數據偏差校正方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)船體和上層建筑三維幾何建模：建立船舶水線以上部分的全尺寸三維幾何模型，根據仿真計算平臺性能刪減對氣流影響小的船體表面附體結構；

(2)船體周圍鈍體繞流氣流場仿真：建立計算域，劃分網格并設置邊界條件，通過穩態計算得到不同迎風角度條件下的船體周圍鈍體繞流氣流場，輸出計算域入口和測風點處氣流的平均流速和流向，得到仿真輸出數據；

(3)最小二乘支持向量機回歸建模：對仿真輸出數據，以測風點處相對風向為自變量，以測風點與計算域入口風速比值和風向差值為因變量，回歸得到數據之間的非線性映射關系；

建立未受干擾的海面自由來流與測風點處受干擾氣流之間非線性映射關系的方法為：

測風點處的平均相對風向記為wd_measur，測風點處的平均相對風速記為ws_measure，入口風速記為ws_reference，迎風角度記為wd_reference，則：

(4)測風傳感器測量數據校正：將測風傳感器測量的相對風向滑動平均值依次代入步驟(3)建立的非線性映射關系中，得到各時間點對應的迎風角度條件下測風點處氣流與海面自由來流速度的比值和方向的差值，分別校正測風傳感器測量的相對風速和相對風向的滑動平均值，得到校正后的平均相對風矢量時間序列；

(5)海面真風速和真風向解算：將校正后的平均相對風矢量時間序列與船舶測速設備輸出的航速矢量時間序列依次進行合成，計算得出海面平均真風速、真風向時間序列。

2.根據權利要求1所述的一種船舶海面風速、風向測量數據偏差校正方法，其特征在于，步驟(2)中，計算域采用圓柱體，船舶三維幾何模型置于圓柱體的底面中心；圓柱體側面由位于其上垂直于底面的直線等分為2N個曲面，2N為迎風角度仿真工況數；計算域的入口、出口分別由連續的N個曲面構成，入口和出口的曲面各占圓柱體側面的二分之一并且相對于計算域中心呈對稱分布。

3.根據權利要求1所述的一種船舶海面風速、風向測量數據偏差校正方法，其特征在于，步驟(2)中，測風點處氣流的平均流速和流向的計算方法為：求以測風點為中心的三維球形空間內各網格風速、風向的矢量平均值。

4.根據權利要求1-3任一所述的一種船舶海面風速、風向測量數據偏差校正方法，其特征在于，對于安裝多個測風傳感器的船舶，分別校正各個測風傳感器在同一時間點的風速、風向滑動平均值，數據融合后再與該時間點的航速矢量合成解算該時間點的海面平均真風速、真風向。