中国船舶工业集团公司第七0八研究所赵威获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶工业集团公司第七0八研究所申请的专利一种两船相对运动状态实时测算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:CN115016504B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08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:202210819715.4,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权一种两船相对运动状态实时测算方法是由赵威设计研发完成,并于2022-07-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种两船相对运动状态实时测算方法在说明书摘要公布了:本申请公开了一种两船相对运动状态实时测算方法,测算方法步骤包括坐标系定义、建立船舶运动模型、基于扩展卡尔曼滤波器进行船舶运动状态测量信息的融合与观测处理、船体任意结构点运动状态计算以及时钟校正与两船相对运动状态解算。本申请针对风浪环境中两船或多船协同作业时运动状态监视与运动控制需求,通过船体六自由度运动状态观测算法对与船体位姿测量信息的融合处理,避免了船舶动力学模型复杂非线性的影响,并通过扩展卡尔曼滤波算法滤除测量噪声,融合冗余测量信息,获取船舶实时运动状态的最优估计;基于时空一致坐标系计算两船在纵向、横向、垂荡、艏摇、横摇及纵摇方向的相对运动状态。
本发明授权一种两船相对运动状态实时测算方法在权利要求书中公布了:1.一种两船相对运动状态实时测算方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一:坐标系定义,分别建立全局坐标系、随船坐标系及船体结构点数据模型; 步骤二:基于船舶六自由度运动学方程建立船舶运动模型; 上式中,η=XYZφθψT为随船坐标系{b}在局部坐标系{n}下的位置与姿态,为欧拉角; 为船舶在随船坐标系各坐标轴方向上的平移速度与旋转速,u、v、w依次表示船体纵荡、横荡、垂荡方向的平移速度,q、p、r依次表示船体横摇、纵摇、艏摇方向的旋转速,Vb|0为初始速度;Δt为时间步长; Jη为转换矩阵,由旋转矩阵R与平移T矩阵组成,分别对应线速度与角速度从{b}转换到{n}的变换矩阵,仅与欧拉角有关: 式中c代表cos函数,s代表sin函数,t代表tan函数,上述公式仅适用于水面船舶相对运动测算,最大横摇角度不超过45度; 步骤三:基于卡尔曼滤波器算法对船舶运动状态进行测量融合与滤波观测处理; 其中: 状态向量x=[η;Vb]; 测量向量y=XYφθψuvwqprT; 非线性向量域 E为过程噪声的变换矩阵; H为测量矩阵; εP为过程噪声向量; εM为测量噪声向量,包含GNSS位置测量仪、六自由度陀螺仪、罗经设备的测量噪声; 步骤四:船体任意结构点运动状态计算; 步骤五:时钟校正处理与两船相对运动状态解算。
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