【技术实现步骤摘要】
201610201150
【技术保护点】
基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统，其特征在于波频模型参数估计系统(2)包括：波频模型参数估计功能启动模块(4)、时间窗提取模块(5)、测量信息序列提取模块(6)、主导频率预估器(7)、高通滤波器(8)、扩展卡尔曼滤波器(9)、数据处理分析功能模块(10)、波频模型参数估计结束模块(11)；波频模型参数估计功能启动模块(4)，用于实现波频模型参数估计系统(2)的数据初始化；时间窗提取模块(5)，用于从船舶动力定位控制系统(1)数据库里提取一段时间的数据；测量信息序列提取模块(6)，用于从时间窗里提取动力定位船舶的位置和艏向测量信息η；主导频率预估器(7)，用于从时间窗内取出动力定位船舶位置和艏向的测量信息η，并对其进行快速傅里叶变换，获取测量信息的频谱曲线并确定初始波频模型参数；高通滤波器(8)，用于对艏向的测量信息η进行滤波，估计出波频运动分量扩展卡尔曼滤波器(9)使用高通滤波器(8)估计出的波频运动分量对实际波频模型参数进行估计；估计出对应的波频模型参数和波频运动估计数据处理分析功能模块(10)判断所估计波频模型参数是否合理，并影响船舶动力定位控制系统(1)中的...
【技术特征摘要】
1.基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统，其特征在于波频模型参数估计系统(2)包括：波频模型参数估计功能启动模块(4)、时间窗提取模块(5)、测量信息序列提取模块(6)、主导频率预估器(7)、高通滤波器(8)、扩展卡尔曼滤波器(9)、数据处理分析功能模块(10)、波频模型参数估计结束模块(11)；波频模型参数估计功能启动模块(4)，用于实现波频模型参数估计系统(2)的数据初始化；时间窗提取模块(5)，用于从船舶动力定位控制系统(1)数据库里提取一段时间的数据；测量信息序列提取模块(6)，用于从时间窗里提取动力定位船舶的位置和艏向测量信息η；主导频率预估器(7)，用于从时间窗内取出动力定位船舶位置和艏向的测量信息η，并对其进行快速傅里叶变换，获取测量信息的频谱曲线并确定初始波频模型参数；高通滤波器(8)，用于对艏向的测量信息η进行滤波，估计出波频运动分量扩展卡尔曼滤波器(9)使用高通滤波器(8)估计出的波频运动分量对实际波频模型参数进行估计；估计出对应的波频模型参数和波频运动估计数据处理分析功能模块(10)判断所估计波频模型参数是否合理，并影响船舶动力定位控制系统(1)中的模型更新系统(12)；波频模型参数估计结束模块(11)，用于将波频模型参数传递出去，并将船舶动力定位控制系统(1)中的模型更新逻辑设为假，完成波频模型参数估计；波频模型参数估计系统(2)将波频模型参数返回给船舶动力定位控制系统(1)中的模型更新系统(12)，完成波频模型的更新功能。2.根据权利要求1所述基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统，其特征在于：所述的波频模型参数估计功能启动模块(4)进行数据初始化时将时间窗长度确定为600秒并调用数据库纪录的内容。3.根据权利要求2所述基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统，其特征在于：其特征在于所述的主导频率预估器(7)，用于从时间窗内取出动力定位船舶位置和艏向的测量信息η，并对其进行快速傅里叶变换，获取测量信息的频谱曲线选
\t取频谱曲线数据段进行曲线拟合，获取所拟合曲线的极大值，并从极大值里选取最大值，其对应的频率作为预估主导频率向量θ0。4.根据权利要求3所述基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统，其特征在于：其特征在于所述的高通滤波器(8)的设计过程如下：根据船舶推力响应特性和波频运动分量的特点，将高通滤波器的技术指标设为H(ejω)=00<ω<0.35H(ejω)=10.35<ω<π---(1)]]>其中，H(ejω)为滤波器的的幅频特性，j表示虚数，ω为圆频率(也称角频率)；在设计高通滤波器时，以原型低通滤波器为基础进行设计，然后通过映射变换得到需要的高通滤波器；原型低通滤波器为归一化的原型低通滤波器，其截止频率为ωc＝1 (2)原型低通滤波器的传递函数为HLP(s)=b1sn+b2sn-1+...+bn+1sn+a2sn-1+...+an+1---(3)]]>式中，s是传递函数变量，n是传递函数阶数；参数b1-bn+1和a1-an+1采用10阶Butterworth逼近方法确定；目标高通滤波器的截止频率为ω‾c=0.35---(4)]]>频率映射关系为s=-jωcω‾cs′---(5)]]>式中，s为传递函数变量，j表示虚数，s'为新的传递函数的变量；得到高通滤波器系统函数HHP(s′)=HLP(s)|s=ωcω‾cs′---(6)]]>经过离散化，将上述高通滤波器系统函数转化为差分方程xk+1=Axk+Bukyk=Cxk+Duk---(7)]]>式中，x为滤波系统的状态，下标k表示当前采样时刻，A、B、C、D为高通滤波器系统函数对应的差分方程的参数，u为滤波器的输入；至此，高通滤波器公式(11)已由低通滤波器的归一化原型再经频率变换得到。5.根据权利要求4所述基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统，其特征在于：所述扩展卡尔曼滤波器(9)使用高通滤波器(8)估计出的波频运动分量对实际波频模型参数进行估计；估计...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏国清，刘菊，陈兴华，绍兴超，刘建旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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