一种基于改进Transformer模型的船舶摇荡预报视景系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于改进Transformer模型的船舶摇荡预报视景系统及方法，属于船舶与海洋工程技术领域。本发明专利技术首先通过获取船舶摇荡姿态数据及数据预处理，生成有效初始数据；然后搭建改进Transformer模型，并进行训练，同时应用Unity3D建立视景仿真系统；基于实时测量的数据，应用训练好的改进Transformer模型计算船舶未来运动姿态，生成预报结果；最后将预报结果传输至视景仿真系统，得到视景仿真效果。本发明专利技术采用了人工神经网络预报及视景仿真技术来表现三维动态场景，能够实现船舶摇荡姿态预报的可视化，给人以强烈的视觉效果，增强用户对于船舶摇荡的真实感和沉浸感，起到直接辅助决策的作用。辅助决策的作用。辅助决策的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进Transformer模型的船舶摇荡预报视景系统及方法


[0001]本专利技术属于船舶与海洋工程领域，具体涉及一种基于改进Transformer模型的船舶摇荡预报视景系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国船舶逐渐走向远海，船舶的任务海域海况更加复杂，各类危险情况如畸形波、极端海况等也会存在。伴随着船舶自身的摇荡运动，不管是甲板还是其他的作业部位都会时刻处于一种剧烈变化的不规则运动状态，甚至还会引起抨击、飞溅、螺旋桨失速等严重后果。若此时的减摇装置未能预先进行最佳相位匹配，那么这种不规则运动状态很有可能造成严重事故。因此，船舶运动姿态的准确预测对有效调整和控制船舶运动姿态、及时调整舰载机的起飞降落都有实际价值。
[0003]为预报船舶的摇荡姿态，现有的方式采用人工神经网络搭建预报模型，将船舶摇荡的历史数据输入至模型中，得到预报结果。然而，目前的船舶摇荡姿态预报模型在面对复杂多变的非线性时间序列时，由于无法体现序列的非线性，预测结果的准确性有所欠缺。同时，传统的预报模型主要以二维曲线或者文本表格的形式来体现仿真结果，结果展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进Transformer模型的船舶摇荡预报视景系统，其特征在于，该系统包括主控界面模块、数值预报模块和视景仿真模块；所述主控界面模块用于接受用户录入和修改参数，存储并处理全局范围的参数设置，管理其余模块并进行最终结果的呈现；所述数值预报模块根据用户输入的参数与当前船舶摇荡姿态，通过改进的Transformer预报模型，实时计算出船舶未来摇荡姿态；所述视景仿真模块接受数值预报模块计算出的结果，通过Unity3D建立的模型场景进行视景仿真。2.一种采用如权利要求1所述的基于改进Transformer模型的船舶摇荡预报视景系统的预报方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1：获取船舶摇荡姿态历史时间序列数据，并对获取的时间序列数据进行预处理，生成有效的初始数据；步骤S2：搭建改进Transformer预报模型，将有效的初始数据输入到模型中进行训练，得到训练好的船舶摇荡姿态预测模型；步骤S3：利用3Dmax建立船舶模型并导入Unity3D中，在Unity3D中创建船舶摇荡虚拟场景；步骤S4：搭建主控界面模块，将数值预报模块及视景仿真模块嵌入至主控界面模块中，实现船舶摇荡姿态的实时预报及视景仿真。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1的过程如下：S1.1：测定船舶摇荡姿态时间序列数据船舶摇荡姿态时间序列数据包含船舶在实际航行海区中的横摇、纵摇、垂荡及对应的时间，数据间隔为0.2s，时长为8小时；S1.2：时间序列数据的小波分解根据船舶摇荡姿态数据的非线性特点，选择Daubechies族中的“db8”子波作为小波基函数，设置小波分解层数为5层，对信号进行5层小波分解计算；S1.3：小波分解高频系数的阈值量化对第1
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5层的每一层高频系数进行阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯凌意，于开波，韦智元，李大伟，王骁，孙航，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军大连舰艇学院，
类型：发明
国别省市：