恭喜山东科技大学;自然资源部第一海洋研究所段廷霄获国家专利权
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龙图腾网恭喜山东科技大学;自然资源部第一海洋研究所申请的专利基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制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:CN119045503B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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:202411545019.4,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法是由段廷霄;金久才;刘德庆;郭素敏;李洪宇设计研发完成,并于2024-11-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,通过传感器实时获取波浪信息,利用频域分析提取主要频率,结合滤波后信号和物理特征,采用LSTM模型预测未来波浪状态。通过ROS节点实时调整无人船的航速和航向,动态应对波浪高度、速度和方向的变化,确保航行稳定。利用高维卡尔曼滤波器实现虚实同步反馈,修正控制策略。系统包括波浪信息获取、数据处理与预测、控制决策以及反馈与优化模块,保证无人船在波浪突变环境下的稳定航行。
本发明授权基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.通过波浪雷达传感器采集波浪信号,获取波浪高度、波长、波速和方向的时域信息;S2.对采集的波浪信号进行预处理,去除噪声并提取主要频率和主导周期特征,构成波浪特征矩阵X;S21.采用广义傅里叶变换对波浪信号St进行频域分析,转化为频域中的波浪频谱Sf;S22.通过频谱分析提取主要频率fdominat,即频谱中能量最集中的频率;首先,在频谱∣Sf∣中找到能量分布集中的频率范围[flower,fupper],然后通过加权平均的方式确定主要频率: 其中,∣Sf∣是对应频率的能量大小,flower为频率变量f最小值,fupper为频率变量f最大值;计算提取的主要频率fdominant的倒数得到波浪的主导周期Twave,并根据主导周期计算无人船的响应时间窗口Tresponse,该响应时间窗口决定无人船在波浪冲击前完成调整的最短时间;S3.将波浪特征矩阵X输入LSTM模型,利用历史波浪数据进行训练,学习波浪时序数据中的特征和变化趋势,预测未来波浪的高度、速度和方向;通过优化模型的损失函数,最小化预测值与实际值之间的误差,持续调整模型参数;S4.根据预测的未来波浪状态,控制器获取波浪预测结果,实时调整无人船航向和航速;当波浪高度、速度或方向超出设定阈值时,动态生成调整后的控制命令,使无人船自适应调整;S5.利用高维卡尔曼滤波器将无人船的实际状态反馈到虚拟模型中,根据反馈信息优化控制策略,保证虚实状态同步,确保无人船在波浪干扰下保持稳定性和航行效率。
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