[發(fā)明專利]船舶運(yùn)動(dòng)模型的處理方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111549487.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114384821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳立家;王凱;吳小紅;魏天明;許毅;汪洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚(yáng)鵬

本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶運(yùn)動(dòng)模型的處理方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠結(jié)合環(huán)境因素，構(gòu)建船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)字孿生模型，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)辨識(shí)模型實(shí)時(shí)優(yōu)化船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)的較精確的預(yù)報(bào)。該方法包括：實(shí)時(shí)獲取真實(shí)環(huán)境的風(fēng)浪流狀態(tài)，根據(jù)風(fēng)浪流狀態(tài)結(jié)合風(fēng)浪流數(shù)學(xué)模型構(gòu)建環(huán)境數(shù)字孿生體；根據(jù)環(huán)境數(shù)字孿生體，對(duì)環(huán)境干擾力分析得到分析結(jié)果；獲取實(shí)船的傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)辨識(shí)模型構(gòu)建船舶運(yùn)動(dòng)模型；根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)模型在實(shí)時(shí)環(huán)境干擾下進(jìn)行仿真，得到船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真結(jié)果；根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真結(jié)果，計(jì)算得到船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真結(jié)果與實(shí)船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的誤差小于閾值，得到反映實(shí)時(shí)風(fēng)浪流干擾的船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶運(yùn)動(dòng)模型領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶運(yùn)動(dòng)模型的處理方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

船舶運(yùn)動(dòng)模型的參數(shù)是航海仿真中建模工作的核心內(nèi)容，在實(shí)際建模過(guò)程中，一般通過(guò)實(shí)船實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理，辨識(shí)方法或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行推算。相關(guān)技術(shù)中，參數(shù)識(shí)別的方法大多基于船池實(shí)驗(yàn)或?qū)嵈^測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行，難以在多變的環(huán)境條件下對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題的至少之一，本發(fā)明提出一種船舶運(yùn)動(dòng)模型的處理方法、裝置和存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠結(jié)合環(huán)境因素，構(gòu)建船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)字孿生模型，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)辨識(shí)模型實(shí)時(shí)優(yōu)化船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)的較精確的預(yù)報(bào)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種船舶運(yùn)動(dòng)模型的處理方法，包括以下步驟：

實(shí)時(shí)獲取真實(shí)環(huán)境的風(fēng)浪流狀態(tài)，根據(jù)所述風(fēng)浪流狀態(tài)結(jié)合風(fēng)浪流數(shù)學(xué)模型構(gòu)建真實(shí)環(huán)境的數(shù)學(xué)模型作為環(huán)境數(shù)字孿生體；

根據(jù)所述環(huán)境數(shù)字孿生體，進(jìn)行環(huán)境干擾力分析，得到分析結(jié)果；

獲取實(shí)船的傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)辨識(shí)模型構(gòu)建船舶運(yùn)動(dòng)模型；

根據(jù)所述分析結(jié)果，對(duì)所述船舶運(yùn)動(dòng)模型在實(shí)時(shí)環(huán)境干擾下進(jìn)行仿真，得到船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真結(jié)果；

根據(jù)所述船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真結(jié)果，計(jì)算得到所述船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真結(jié)果與實(shí)船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的誤差小于閾值，得到反映實(shí)時(shí)風(fēng)浪流干擾的船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型。

根據(jù)本發(fā)明的一種船舶運(yùn)動(dòng)模型的處理方法，至少具有如下有益效果：從真實(shí)環(huán)境中實(shí)時(shí)獲取到風(fēng)浪流狀態(tài)的特征，并結(jié)合風(fēng)浪流數(shù)學(xué)模型在數(shù)字空間中構(gòu)建出真實(shí)環(huán)境對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)環(huán)境干擾力進(jìn)行相應(yīng)的分析。同時(shí)，獲取實(shí)船上的傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)結(jié)合風(fēng)浪流模型對(duì)環(huán)境干擾力的分析，計(jì)算出船舶運(yùn)動(dòng)模型在實(shí)時(shí)環(huán)境干擾下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。然后，通過(guò)實(shí)船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與船舶運(yùn)動(dòng)模型的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的誤差分析進(jìn)行船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型的在線優(yōu)化，得到能夠?qū)崟r(shí)反映風(fēng)浪流干擾的船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型。最終結(jié)合船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與環(huán)境數(shù)字孿生體，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)映射和預(yù)報(bào)。充分考慮了風(fēng)浪流環(huán)境的影響，構(gòu)建船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)字孿生模型，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)辨識(shí)模型實(shí)時(shí)優(yōu)化船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)變化的風(fēng)浪流影響的條件下對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述實(shí)時(shí)獲取真實(shí)環(huán)境的風(fēng)浪流狀態(tài)，根據(jù)所述風(fēng)浪流狀態(tài)結(jié)合風(fēng)浪流數(shù)學(xué)模型構(gòu)建真實(shí)環(huán)境的數(shù)學(xué)模型作為環(huán)境數(shù)字孿生體，包括：

獲取風(fēng)干擾特征，根據(jù)所述風(fēng)干擾特征結(jié)合風(fēng)干擾力模型計(jì)算得到風(fēng)干擾模型；

獲取海浪特征，根據(jù)所述海浪特征結(jié)合浪傳播模型計(jì)算得到波浪干擾模型；

獲取水流特征，根據(jù)所述水流特征結(jié)合流體動(dòng)力模型計(jì)算得到水流干擾模型；

根據(jù)所述風(fēng)干擾模型、波浪干擾模型以及水流干擾模型計(jì)算得到所述環(huán)境數(shù)字孿生體。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述獲取實(shí)船的傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)所述傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)辨識(shí)模型構(gòu)建船舶運(yùn)動(dòng)模型，包括：