[發(fā)明專利]一種基于多源信息的船舶剩余壽命預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110188897.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN112836381B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏慕恒;邱伯華;張羽;劉學(xué)良;李永杰;朱慧敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 震兌工業(yè)智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/15;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所有限公司 11386
• 代理人: 侯永帥

1.一種基于多源信息的船舶剩余壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括：

采集船舶傳感器測(cè)量樣本的系統(tǒng)輸出信號(hào)向量，確定系統(tǒng)初始狀態(tài)和初始參數(shù)；

根據(jù)所述系統(tǒng)輸出信號(hào)向量、系統(tǒng)初始狀態(tài)和初始參數(shù)，計(jì)算采樣時(shí)刻及每一過(guò)去采樣時(shí)刻的狀態(tài)最佳估計(jì)值；

根據(jù)所述采樣時(shí)刻及每一過(guò)去采樣時(shí)刻的狀態(tài)最佳估計(jì)值，估計(jì)每一未來(lái)采樣時(shí)刻狀態(tài)值；

將所述每一未來(lái)采樣時(shí)刻狀態(tài)值與閾值進(jìn)行比較，以預(yù)測(cè)船舶剩余壽命；

系統(tǒng)狀態(tài)為x_k，所述系統(tǒng)狀態(tài)為采樣時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)值，x₀為系統(tǒng)初始狀態(tài)，為初始參數(shù)；根據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)和所述系統(tǒng)輸出信號(hào)向量，得到系統(tǒng)線性方程與觀測(cè)方程表達(dá)式：

x_k+1＝x_k+η_kτ_k+∈_k (1)

y_k＝a_k+h_kx_k+ω_k (2)

其中，公式(1)為性能線性退化的系統(tǒng)線性方程，公式(2)為觀測(cè)方程；x_k+1為k+1采樣時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，y_k為k采樣時(shí)刻的系統(tǒng)輸出信號(hào)向量，t≥k≥0，t為當(dāng)前時(shí)刻；

為k采樣時(shí)刻的計(jì)算參數(shù)，包括：η_k為線性退化過(guò)程漂移速度，τ_k為采樣間隔，∈_k為噪聲，a_k為傳感器零漂，h_k為系統(tǒng)自身參數(shù)，ω_k為測(cè)量噪聲。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多源信息的船舶剩余壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述計(jì)算采樣時(shí)刻及每一過(guò)去采樣時(shí)刻的狀態(tài)最佳估計(jì)值，包括：

步驟一，根據(jù)k-1采樣時(shí)刻測(cè)量樣本的狀態(tài)最佳估計(jì)值和k采樣時(shí)刻系統(tǒng)輸出信號(hào)向量，計(jì)算k采樣時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)值，其中，t≥k≥0，t為當(dāng)前時(shí)刻；

步驟二，根據(jù)所述k采樣時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)值和k采樣時(shí)刻的第l次更新的參數(shù)更新過(guò)去采樣時(shí)刻的優(yōu)化狀態(tài)值，上一時(shí)刻的最優(yōu)參數(shù)

步驟三，根據(jù)所述系統(tǒng)輸出信號(hào)向量和所述優(yōu)化狀態(tài)值聯(lián)合分布，計(jì)算聯(lián)合期望，最大化所述期望，得到k采樣時(shí)刻的第l加1次更新的參數(shù)

步驟四，若更新的參數(shù)滿足要求，則計(jì)算k采樣時(shí)刻的狀態(tài)最佳估計(jì)值；若更新的參數(shù)不滿足要求，則對(duì)所述l加1，然后重復(fù)執(zhí)行步驟二至四，直至計(jì)算出k采樣時(shí)刻的狀態(tài)最佳估計(jì)值；

循環(huán)執(zhí)行上述步驟一至四，直至計(jì)算出當(dāng)前采樣時(shí)刻及每一過(guò)去采樣時(shí)刻的狀態(tài)最佳估計(jì)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多源信息的船舶剩余壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述k采樣時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)值表達(dá)為：

P_k|k-1＝P_k-1|k-1+Q_k-1

K_k＝P_k|k-1C^T(CP_k|k-1C^T+R)^-1

P_k|k＝(I-K_kC)P_k|k-1

其中，t≥k≥0，t為當(dāng)前時(shí)刻，為基于k-1采樣時(shí)刻對(duì)k采樣時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)值，為k采樣時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)最佳估計(jì)值，η_k-1為k-1采樣時(shí)刻線性退化過(guò)程漂移速度，τ_k-1為k-1采樣時(shí)刻采樣間隔，P_k|k-1為卡爾曼濾波從k-1采樣時(shí)刻預(yù)測(cè)k采樣時(shí)刻的方差矩陣，P_k-1|k-1為卡爾曼濾波第k-1采樣時(shí)刻估計(jì)的方差矩陣，Q_k-1為k-1采樣時(shí)刻的系統(tǒng)噪聲，K_k為k采樣時(shí)刻的卡爾曼增益，為k采樣時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)值，C為測(cè)量矩陣，C^T為測(cè)量矩陣C的轉(zhuǎn)置，R為測(cè)量噪聲，y_k為k采樣時(shí)刻的系統(tǒng)輸出信號(hào)向量，I為單位矩陣。