[發明專利]一種基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法

有效

• 申請號: 201711214624.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108052707B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 何曉;譚笑;魏慕恒;邱伯華;任海英;蔣云鵬
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業系統工程研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;姬長平

1.一種基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集影響主機柴油機燃油消耗的因素數據，所述因素數據包括平均吃水量和相對風速的數據；

對采集到的數據，進行數據的整理；

對整理好的數據向量進行聚類分析，通過k-means算法對數據進行處理并得到收斂的聚類結果，所述k-means算法包括確定k＝m*×n個簇，其中m*表示吃水狀態個數，n表示相對風速劃分的狀態個數，即k個工況；

通過得到的聚類結果，劃分船舶航行工況，劃分工況為船舶吃水和相對風速兩個參數的范圍區間，將收斂結果劃分為k種類型工況，并且量化區間結果。

2.根據權利要求1所述的基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，所述平均吃水量的計算方法是將船舶左舯吃水dL、右舯吃水dR通過公式計算得到船舶平均吃水D，其中D(i)＝(d_L(i)+d_R(i))/2，i表示第i個樣例。

3.根據權利要求1所述的基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，所述相對風速的數據量計算方法是將風向d_W、風速s_A數據進行預處理，通過公式s_R(i)＝-s_A(i)*cos(d_W(i))計算得到相對于船首向的相對風速s_R數據，其中，i表示第i個樣例，s_R正負表示風向與船首的順逆關系，正數表示順風，負數表示逆風。

4.根據權利要求1所述的基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，所述數據的整理包括采用設置閾值范圍的排除方法剔除奇異值清洗采集到的數據。

5.根據權利要求4所述的基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，所述數據的整理還包括將清洗后的數據組成數據向量的形式。

6.根據權利要求1所述的基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，所述k-means算法還包括重復下面過程直到收斂：

對于每一個樣例i，計算其應該屬于的類

對于每一個類k，重新計算該類的質心：

其中，訓練樣本是{x⁽¹⁾，...，x^(m)}，c⁽ⁱ⁾代表樣例i與k個類中距離最近的那個類，c⁽ⁱ⁾的值是1到k中的；質心μ_k代表對屬于同一個類的樣本中心點的訓練更新結果。

7.根據權利要求6所述的基于聚類分析的船舶航行工況劃分方法，其特征在于，若利用所述工況聚類數的收斂結果不符合實際工況，則改變原來設定的k的值，重新利用k-means算法，直至收斂。