[發明專利]一種船舶運動模型參數辨識系統

有效

• 申請號: 201911282077.1
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110968959B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 陳立家;劉錠坤;王凱;盧學;周為
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

本發明公開了一種船舶運動模型參數辨識系統，屬于船舶運動模型技術領域。參數辨識系統，包括電源、風浪流觀測器、高清攝像頭、導航衛星接收模塊、慣性導航系統、上位機，所述上位機包括辨識系統、數據管理系統，所述慣性導航系統包括姿態傳感器，所述風浪流觀測器、高清攝像頭、導航衛星接收模塊、慣性導航系統分別與上位機通訊連接。本發明提出的技術、研發的應用系統具有較高可靠性和工程實用性，能夠為船舶運動建模與辨識等提供有效支持，提高工作效率。

技術領域

本發明具體涉及一種船舶運動模型參數辨識系統，屬于船舶運動模型技術領域。

背景技術

船舶運動模型具有廣泛的使用需求和技術標準。為推進船舶運動模型、船舶運動建模技術的研究與發展，以滿足理論需要和工程需要，對船舶運動建模工作任務、工作內容、工作質量、工作效率與技術手段等提出了要求。

在實際工作中發現，專門針對船舶運動建模與分析的自動化、智能化技術和應用系統較少，船舶運動建模步驟繁瑣、效率較低。建模與參數辨識的算法多是在理論層面的應用，未形成方便實用的應用系統，使得船舶運動建模、校核缺乏操作便捷的工具，工作中仍需大量人工操作，難免存在任務多、環節中、效率低的現象。

基于系統辨識的船舶運動建模一般都需要數據采集、數據處理與優化、建模(選擇模型結構)、參數辨識、模型檢驗等步驟。可見，研究集上述流程于一體的技術和應用系統，對應提高船舶運動建模與辨識工作的智能化、自動化水平和工作效率，是十分有益的。

發明內容

因此，本發明針對現有技術中存在的不足，提出一種船舶運動模型參數辨識系統，從實際需求出發，對特定船舶的操縱運動建模與辨識開展應用技術研究，將理論研究成果轉化為應用系統，為高效、智能化的船舶運動建模工作提供技術支持。

具體的技術方案為：

一種船舶運動模型參數辨識系統，包括電源、風浪流觀測器、高清攝像頭、導航衛星接收模塊、慣性導航系統、上位機，所述上位機包括辨識系統、數據管理系統，所述慣性導航系統包括姿態傳感器，所述風浪流觀測器、高清攝像頭、導航衛星接收模塊、慣性導航系統分別與上位機通訊連接。

進一步的，所述風浪流觀測器包括風速風向儀、流速流向儀，用于獲取外界環境擾動的數字化輸入信號。

進一步的，所述高清攝像頭安放于駕駛臺車、舵位置，用于對車、舵儀表拍攝照片、視頻，使用圖像識別技術，從拍攝的圖像中提取得到操車、操舵等數字化的操縱控制輸入信號。進一步的，

進一步的，所述衛星導航設備用于獲取船舶運動位置、速度等數字化的狀態輸出信號。

進一步的，所述慣性導航系統的姿態傳感器用于感知船舶位置、速度、船舶運動姿態角度、角速度。

進一步的，所述上位機電腦用于系統調試與數據管理，包括原始數據、優化后數據的保存、發送，辨識過程與結果的顯示、保存。

進一步的，所述數據管理系統用于采用數據異常檢測、數據濾波與平滑、時刻對準與數據采樣間隔一致化等，對原始數據進行優化處理，所述辨識系統用于基于選擇的模型結構，采用選定的算法對模型中參數進行辨識。

本發明的有益效果在于：本發明的船舶運動模型參數辨識系統與現有技術相比，具有以下優點：

本發明提出并研制了一種船舶運動模型參數辨識系統，主要包含系統設計、試驗船舶操縱運動數據采集與處理功能、操縱運動模型參數辨識功能等。提出的技術、研發的應用系統具有較高可靠性和工程實用性，能夠為船舶運動建模與辨識等提供有效支持，提高工作效率。

附圖說明

圖1為船舶運動模型參數辨識系統的組成示意圖；

圖2為系統應用流程圖；

圖3為系統輸出并保存參數辨識結果、擬合優度指標示意圖；