中国石油大学(华东);自然资源部第一海洋研究所丁硕获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东);自然资源部第一海洋研究所申请的专利一种基于仿真技术的无人船状态信息在线建模预报方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119272663B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411793745.8,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种基于仿真技术的无人船状态信息在线建模预报方法是由丁硕;金久才;刘德庆;马毅;张杰设计研发完成,并于2024-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于仿真技术的无人船状态信息在线建模预报方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于仿真技术的无人船状态信息在线建模预报方法,涉及无人船仿真测试技术领域,构建无人船数据库系统,包括通过无人船模型在star‑ccm+真实流场、Noetic海洋环境中模拟得到的仿真数据以及通过真实海试中采集的数据;设计基于滑动窗口算法的非线性储备池计算算法对状态信息进行在线建模预报。本发明结合计算流体力学、物理仿真环境以及真实海洋环境的动态特性,能够使无人船真实海洋环境中利用小样本数据实现状态信息的在线建模预报,为无人船的避碰、规划与控制提供有效的先验信息,安全有效的完成航行任务。
本发明授权一种基于仿真技术的无人船状态信息在线建模预报方法在权利要求书中公布了:1.一种基于仿真技术的无人船状态信息在线建模预报方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,对无人船模型进行仿真,得到无人船在流体中的航行数据;步骤2,搭建海洋环境仿真器,对无人船模型进行仿真,得到无人船在海洋环境中的航行数据;步骤3,将收集步骤1、步骤2的航行数据作为离线训练集,将无人船的海试数据作为在线训练集和在线验证集,构建无人船数据库;步骤4,设计基于滑动窗口法的非线性储备池算法实现无人船的状态信息的在线建模预报;所述步骤4具体包括:步骤4.1,根据总训练集输入数据构建线性向量 其中,是仿真时刻,是时间间隔,是时间延迟个数;,是输入数据的维数,是向量的顺序连接,总训练集包含;根据总训练集输入数据构建非线性向量 其中是阶数,是收集两项外积结果中唯一单项式的算子;构建总特征向量 其中是,是舵角,为海洋环境中表现出的强非线性系数,为超参数;表示向量的随机连接,展现海洋环境的随机性;输出预测向量为 其中,是中的一个或多个的组合,表示海试数据的真实输出信息;代表储备池计算网络的输出权重;误差MSE为 ;其中,表示样本数量,表示样本真值;步骤4.2,无人船启动前,基于离线训练集和离线训练集的样本数据完成非线性储备池计算模型的离线训练;无人船启动后,在离线训练集中加入在线训练集样本继续训练,对无人船未来时刻的状态信息进行建模预报,设计时间窗口的滑动完成对久远历史数据的舍弃与新数据选取;所述步骤4.2对久远历史数据的舍弃与新数据选取具体为:设定误差阈值,若,不舍弃时间窗口位置之前的历史数据,继续完成非线性储备池计算模型对未来时刻状态信息的预报;若,根据时间窗口的滑动,舍弃时间窗口位置之前的历史数据,重新选择时间窗口之后的数据作为训练集,将时间窗口最后位置的预报数据加入至总训练集,结合历史信息与当前时刻信息重新对非线性储备池计算模型进行训练,完成对未来时刻状态信息的预报。
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