[发明专利]一种船舶运动模型参数辨识系统

说明书

本发明公开了一种船舶运动模型参数辨识系统，属于船舶运动模型技术领域。参数辨识系统，包括电源、风浪流观测器、高清摄像头、导航卫星接收模块、惯性导航系统、上位机，所述上位机包括辨识系统、数据管理系统，所述惯性导航系统包括姿态传感器，所述风浪流观测器、高清摄像头、导航卫星接收模块、惯性导航系统分别与上位机通讯连接。本发明提出的技术、研发的应用系统具有较高可靠性和工程实用性，能够为船舶运动建模与辨识等提供有效支持，提高工作效率。

技术领域

本发明具体涉及一种船舶运动模型参数辨识系统，属于船舶运动模型技术领域。

背景技术

船舶运动模型具有广泛的使用需求和技术标准。为推进船舶运动模型、船舶运动建模技术的研究与发展，以满足理论需要和工程需要，对船舶运动建模工作任务、工作内容、工作质量、工作效率与技术手段等提出了要求。

在实际工作中发现，专门针对船舶运动建模与分析的自动化、智能化技术和应用系统较少，船舶运动建模步骤繁琐、效率较低。建模与参数辨识的算法多是在理论层面的应用，未形成方便实用的应用系统，使得船舶运动建模、校核缺乏操作便捷的工具，工作中仍需大量人工操作，难免存在任务多、环节中、效率低的现象。

基于系统辨识的船舶运动建模一般都需要数据采集、数据处理与优化、建模(选择模型结构)、参数辨识、模型检验等步骤。可见，研究集上述流程于一体的技术和应用系统，对应提高船舶运动建模与辨识工作的智能化、自动化水平和工作效率，是十分有益的。

发明内容

因此，本发明针对现有技术中存在的不足，提出一种船舶运动模型参数辨识系统，从实际需求出发，对特定船舶的操纵运动建模与辨识开展应用技术研究，将理论研究成果转化为应用系统，为高效、智能化的船舶运动建模工作提供技术支持。

具体的技术方案为：

一种船舶运动模型参数辨识系统，包括电源、风浪流观测器、高清摄像头、导航卫星接收模块、惯性导航系统、上位机，所述上位机包括辨识系统、数据管理系统，所述惯性导航系统包括姿态传感器，所述风浪流观测器、高清摄像头、导航卫星接收模块、惯性导航系统分别与上位机通讯连接。

进一步的，所述风浪流观测器包括风速风向仪、流速流向仪，用于获取外界环境扰动的数字化输入信号。

进一步的，所述高清摄像头安放于驾驶台车、舵位置，用于对车、舵仪表拍摄照片、视频，使用图像识别技术，从拍摄的图像中提取得到操车、操舵等数字化的操纵控制输入信号。进一步的，

进一步的，所述卫星导航设备用于获取船舶运动位置、速度等数字化的状态输出信号。

进一步的，所述惯性导航系统的姿态传感器用于感知船舶位置、速度、船舶运动姿态角度、角速度。

进一步的，所述上位机电脑用于系统调试与数据管理，包括原始数据、优化后数据的保存、发送，辨识过程与结果的显示、保存。

进一步的，所述数据管理系统用于采用数据异常检测、数据滤波与平滑、时刻对准与数据采样间隔一致化等，对原始数据进行优化处理，所述辨识系统用于基于选择的模型结构，采用选定的算法对模型中参数进行辨识。

本发明的有益效果在于：本发明的船舶运动模型参数辨识系统与现有技术相比，具有以下优点：

本发明提出并研制了一种船舶运动模型参数辨识系统，主要包含系统设计、试验船舶操纵运动数据采集与处理功能、操纵运动模型参数辨识功能等。提出的技术、研发的应用系统具有较高可靠性和工程实用性，能够为船舶运动建模与辨识等提供有效支持，提高工作效率。

附图说明

图1为船舶运动模型参数辨识系统的组成示意图；

图2为系统应用流程图；

图3为系统输出并保存参数辨识结果、拟合优度指标示意图；