[发明专利]一种基于船体姿态监测的定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于船体姿态监测的定位方法及系统，包括，采集船体姿态监测数据进行预处理，划分数据集，设定输入向量；基于时间序列策略构建定位模型，对输入向量进行参数确认；结合LS‑VSM和数据集对定位模型进行定位预测训练；设定定位训练阈值，若满足，则输出训练完成的定位模型，输入测试集进行测试，得到定位预测值。本发明通过定位模型，结合RTK实时差分定位，实现厘米级船体定位，且对船体姿态进行实时监测，实时船体姿态播报，地面站各数据实时收发，查看和存储，各船只使用的数据信息保存云端，可调用查看与分析，支持物联网(LOT)无线数据终端和5G，在提高了船体定位精度的同时，提升了船体监测的实时性和广泛适用性。

技术领域

本发明涉及船体姿态监测及定位的技术领域，尤其涉及一种基于船体姿态监测的定位方法及系统。

背景技术

船舶航行时，船体受载重量、海况、航速航向等因素影响，在风、浪、流的综合作用下产生纵摇、横摇、升沉等姿态变化，船体姿态的瞬时变化使船体与上层建筑外部安装的传感器距水面的垂直高度发生改变，实时获取传感器距水面的垂直高度可采用直接测量或间接计算的方式，直接测量方式通常采用激光测距或超声波测距原理，需要安装专用光学、声学传感器，因此需要定期对传感器进行清理，设备安装、维护成本较高。间接计算方式通常采用惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)实时测量船体姿态，或采用GNSS测量多天线高程实时计算船体姿态，然后换算传感器距水面的垂直高度。

景区游船船体定位装置，主要以GPS定位为主，普通GPS定位精度相对与RTK实时差分定位(厘米级)误差较大，且没有船体姿态监测和数据实时收发存储功能，如船身出现故障，船体姿态发生变化，不能及时采取应对措施，对船上人员是一种潜在危险。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种基于船体姿态监测的定位方法及系统，能够解决没有船体姿态监测、实时数据收发、GPS定位误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，采集船体姿态监测数据进行预处理，划分数据集，设定输入向量；基于时间序列策略构建定位模型，对所述输入向量进行参数确认；结合LS-VSM和所述数据集对所述定位模型进行定位预测训练；设定定位训练阈值，若满足，则输出训练完成的所述定位模型，输入测试集进行测试，得到定位预测值。

作为本发明所述的基于船体姿态监测的定位方法的一种优选方案，其中：所述定位模型基于所述时间序列策略得到目标函数，包括，

其中，t_n为Lagrange乘子向量中任选的一个正分量，H(x_d，xn)为核函数矩阵，x_d为第d个输入向量，x_n为不为零Lagrange乘子向量tn对应的船体姿态监测输入向量，d＝1,2,....,m，n＝1,2,....,m，m为船体姿态样本容量，b为定位预测偏移值。

作为本发明所述的基于船体姿态监测的定位方法的一种优选方案，其中：所述参数确认包括，选取最小二乘支持向量机的径向基函数作为目标矩阵，如下，

其中，x＝{x₁；x₂；…；x₁₄}：船体姿态特性向量组成的状态特性矩阵，y：船体姿态正常特性向量，σ：核宽度，反应了分布、范围特性。