一种融入时频分析的船舶运动长时预报方法及系统技术方案

技术编号:41145280 阅读:19 留言:0更新日期:2024-04-30 18:13
本发明专利技术属于船舶与海洋工程技术领域,公开了一种融入时频分析的船舶运动长时预报方法及系统。该方法包括:将划分的训练集数据和测试集数据输入基于PatchTST架构的神经网络模型,在模型内部通过快速傅里叶变换或逐波分析的方法求得该段时历数据的特征周期,通过滑动窗口的方法将整段时历数据划分为多个子序列级别的Patch片段;基于获得的Patch片段进行训练得到准确的预报模型;使用训练好的所述预报模型对未来一段时间内的船舶运动时历数据进行预测。本发明专利技术不但能够捕捉全局范围内序列的长时依赖关系,也能获取到局部的周期性起伏特征,从而实现船舶运动长时有效预报。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船舶与海洋工程,尤其涉及一种融入时频分析的船舶运动长时预报方法及系统


技术介绍

1、船舶在海面航行过程时,由于复杂的海洋环境作用,会不可避免地产生六自由度摇荡运动,剧烈的摇荡运动会给船舶的正常行驶和海上作业带来严重的影响。对船舶运动时历实现精准预报,有助于增强对船舶的精确控制,为海上作业提供必要的辅助决策信息,对提升船舶的航行安全性与作业效率具有重要意义。

2、而对于船舶运动的预报工作,目前有以下问题需要被解决。在当前的许多海上作业任务中,对于船舶运动预报的时长需求已经达到了分钟级,而由于船舶运动时历数据是周期性数据且周期较短,传统船舶运动预报模型在对运动时历数据进行预报时,有效预报时长较短,在长时预报中的误差较大,其精度难以满足实际的工程需要。因此,如何在保持预报精度的同时尽可能地延长有效预报时长,实现船舶运动的多周期预测成为目前亟待解决的问题。

3、现有的船舶运动预报模型主要分为基于传统机器学习和基于rnn模型两类,由于两类模型均是基于隐马尔科夫模型(hidden markov model,hmm)提出,而马尔科本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,该方法包括:

2.根据权利要求1所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,在步骤S1中,所述船舶历史运动时历数据为

3.根据权利要求1所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,在步骤S2中,将训练集数据和测试集数据输入基于PatchTST架构的神经网络模型包括:

4.根据权利要求3所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,所述快速傅里叶变换包括:根据得到的训练特征数据集,对其中的各个特征数据通过快速傅里叶变换从时域转换到频域,得到频率集合以及对应的振幅集合,取振...

【技术特征摘要】

1.一种融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,该方法包括:

2.根据权利要求1所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,在步骤s1中,所述船舶历史运动时历数据为

3.根据权利要求1所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,在步骤s2中,将训练集数据和测试集数据输入基于patchtst架构的神经网络模型包括:

4.根据权利要求3所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,所述快速傅里叶变换包括:根据得到的训练特征数据集,对其中的各个特征数据通过快速傅里叶变换从时域转换到频域,得到频率集合以及对应的振幅集合,取振幅最大值所对应的频率,并对频率取倒数作为该段特征数据的特征周期;

5.根据权利要求3所述的融入时频分析的船舶运动长时预报方法,其特征在于,所述逐波分析包括:根据得到的训练特征数据集,对其中的各个特征数据,提取其中的极大值和极小值,若,则将与对应的运动幅值进行比较;其中,若,则将提取为极大值,最终得到该段特征数据的极大值集合,对应的时间戳集合为:;若,则将提取为极小值,最终得到该段特征数据的极小值集合,,对应的时间戳集合为:;计算每个相邻的极大值与极小值之间的时间间隔得到极值间...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄礼敏李貌陈航宇孙高翔
申请(专利权)人:青岛哈尔滨工程大学创新发展中心
类型:发明
国别省市:

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