基于数字孪生与平行控制器的无人艇路径操纵控制系统与方法

    公开(公告)号:CN117289599A

    公开(公告)日:2023-12-26

    申请号:CN202311028335.X

    申请日:2023-08-15

    Abstract: 本发明提供了一种基于数字孪生与平行控制器的无人艇路径操纵控制系统与方法,所述系统包括:实际无人艇系统、生成控制输入对实际无人艇系统进行控制的实际控制器、生成虚拟无人艇的位置信息的无人艇运动数字孪生模型、产生无人艇制导信号的运动学控制器、根据制导信号和当前时刻虚拟无人艇的速度信息生成控制输入对由无人艇运动数字孪生模型构成的人工系统进行控制的动力学控制器、提供无人艇路径参数的路径参数更新律;本发明所设计的平行控制器将构建的信息空间中的虚拟无人艇系统融入环境,同时驱动虚拟无人艇系统和实际无人艇系统,实现两个系统之间的相互映射与虚实交互。

    一种基于SDN-HP模型的智能船舶操纵运动预报方法

    公开(公告)号:CN116992916A

    公开(公告)日:2023-11-03

    申请号:CN202310536683.1

    申请日:2023-05-12

    Abstract: 本发明一种基于SDN‑HP模型的智能船舶操纵运动预报方法,包括以下步骤:对船舶的航行数据进行采集;对采集到的船舶航行数据进行小波包阈值去噪处理;基于处理后的船舶航行数据,建立数据驱动自组织分层剪枝神经网络模型,并对数据驱动自组织分层剪枝神经网络模型进行训练;根据船舶历史航行数据输入到训练好的数据驱动自组织分层剪枝神经网络模型中,实现对船舶运动方向的在线预测,本发明方法能够为船舶运动预报领域提供更加可靠和高效的技术支持,进一步提高了智能船舶航行的安全性和经济性,具有广泛的实际应用价值。

    一种基于北斗短报文构建双星型船舶通讯网络平台的方法

    公开(公告)号:CN116668969A

    公开(公告)日:2023-08-29

    申请号:CN202310410283.6

    申请日:2023-04-14

    Abstract: 本发明提供了一种基于北斗短报文构建双星型船舶通讯网络平台的方法,所述方法主要通过设置岸端的两个通讯总部作为中心节点、设置远洋船舶作为普通节点、船与总部、两个总部之间、船与船之间都能实现北斗短报文的通信。且通讯总部接收的北斗短报文数据校验后可存入中央数据库。针对远洋船舶航行特点,本发明规范并精减需要发送的信息以尽最大可能减少报文长度,通过设计报文头使最简单的单条信息的长度为16字节。本发明通过构建双星型拓扑结构的船舶通讯网络平台实现远洋船舶的廉价、持续通讯。

    一种基于数理方程-数据驱动融合的智能船舶操纵运动预报方法

    公开(公告)号:CN116468156A

    公开(公告)日:2023-07-21

    申请号:CN202310313860.X

    申请日:2023-03-28

    Abstract: 本发明提出一种基于数理方程‑数据驱动融合的智能船舶操纵运动预报方法,包括以下步骤:在MMG模型的基础上,基于泰勒级数展开思想,建立具有可变高阶水动力导数的四自由度船舶操纵运动预报模型;基于可变高阶水动力导数的四自由度船舶操纵运动预报模型,采用扩展卡尔曼滤波算法,对不同阶次的水动力导数进行参数辨识;在最优阶次预报模型的基础上,结合真实的船舶运动数据,构建船舶运动预报残差;采用最小二乘支持向量机算法进行黑箱建模,对运动预报残差进行逼近;搭建BP神经网络,利用最小二乘支持向量机黑箱模型的预报残差与最优模型的预报结果作为输入,真实的船舶航行数据作为输出对神经网络进行学习训练,实现对船舶运动状态的估计。

    基于知识驱动的无人船强化学习航向跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN119512205B

    公开(公告)日:2025-05-13

    申请号:CN202510089695.3

    申请日:2025-01-21

    Abstract: 本发明公开了一种基于知识驱动的无人船强化学习航向跟踪控制方法,包括根据无人船航向跟踪控制模型获取无人船虚拟控制律;基于无人船虚拟控制律获取无人船航向跟踪控制器的前馈项与反馈项;构建关于前馈项的前馈优化控制器;根据反馈项构建适用于复杂海况下无人船航向跟踪控制的第一切换控制器;利用反步法结合RBF神经网络,根据反馈项构建用于应对一般海况下的第二切换控制器;利用阶跃函数,根据第一切换控制器与第二切换控制器设计用于不同海况下的切换响应控制器,以实现知识驱动的强化学习无人船航向跟踪控制。解决了传统的无人船航向跟踪控制方法在面对不同海上复杂环境与未知扰动时,难以保持良好的航向跟踪控制效果的问题。

    基于机艇协同的海上风电吊舱精细化巡检方案设计方法

    公开(公告)号:CN118584998B

    公开(公告)日:2025-03-25

    申请号:CN202410617328.1

    申请日:2024-05-17

    Abstract: 本发明公开了一种基于机艇协同的海上风电吊舱精细化巡检方案设计方法,通过机船协同系统的运动学方程获取无人机与无人船的实际位置信息,且根据待巡检的海上风电吊舱获取待巡检的海上风机吊舱的巡检航路点,通过主导航路点与从属航路点为无人船与无人机共同规划巡检路径,以避免了重复设置航路点造成的存储资源占用;基于虚拟无人船与虚拟无人机的运动模型,并根据巡检航路点获取机船协同系统的位置参考信号;根据所实际位置信息与位置参考信号获取巡检相对方位角,并根据巡检相对方位角设计控制器,以实现海上风电吊舱的巡检任务。本发明避免了高昂的优化运算成本与时间消耗问题,对复杂多变的海洋环境和不同的任务场景,能快速做出调整与决策,实时更新协同系统的位置及姿态信息,以有效实现路径规划与调整。

    基于知识驱动的无人船强化学习航向跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN119512205A

    公开(公告)日:2025-02-25

    申请号:CN202510089695.3

    申请日:2025-01-21

    Abstract: 本发明公开了一种基于知识驱动的无人船强化学习航向跟踪控制方法,包括根据无人船航向跟踪控制模型获取无人船虚拟控制律;基于无人船虚拟控制律获取无人船航向跟踪控制器的前馈项与反馈项;构建关于前馈项的前馈优化控制器;根据反馈项构建适用于复杂海况下无人船航向跟踪控制的第一切换控制器;利用反步法结合RBF神经网络,根据反馈项构建用于应对一般海况下的第二切换控制器;利用阶跃函数,根据第一切换控制器与第二切换控制器设计用于不同海况下的切换响应控制器,以实现知识驱动的强化学习无人船航向跟踪控制。解决了传统的无人船航向跟踪控制方法在面对不同海上复杂环境与未知扰动时,难以保持良好的航向跟踪控制效果的问题。

    一种分布式有限时间无人船数据驱动航向一致性控制方法

    公开(公告)号:CN119414844A

    公开(公告)日:2025-02-11

    申请号:CN202411542527.7

    申请日:2024-10-31

    Abstract: 本发明公开了一种分布式有限时间无人船数据驱动航向一致性控制方法,包括:构建无人船系统每个跟随者的动态模型;选取有限时间预设性能函数并获取预设性能约束参数;根据模糊逻辑系统、无人船系统每个跟随者的动态模型和数据堆栈中保存的数据构建数据驱动模糊预估器;构建二阶非线性跟踪微分器;根据动态模型、预设性能函数、预设性能约束参数、数据驱动模糊预估器和二阶非线性跟踪微分器构建分布式有限时间一致性控制器并结合模糊逻辑系统、滤波器等参数得到分布式有限时间无人船数据驱动航向一致性控制器,实现无人船航向一致性控制;本发明能够有效抑制同步误差的超调,提高系统的暂态和稳态性能,实现快速响应、控制效果且更符合实际应用。

    一种空间信息平台下的船舶航行信息集成显示与分析系统

    公开(公告)号:CN119028178A

    公开(公告)日:2024-11-26

    申请号:CN202411124561.2

    申请日:2024-08-16

    Abstract: 本发明属于航海安全保障领域,特别涉及一种空间信息平台下的船舶航行信息集成显示与分析系统。所述系统包括依次连接的航行信息综合显示模块、安全航行算法模块和船舶航行决策物联模块。所述安全航行算法模块准确快速计算本船的安全会遇安全分析结果并提供最佳的航行线路;船舶航行决策物联模块根据安全航行算法模块分析结果对船舶的发动机螺旋桨装置、制动装置、舵轮,船舶操纵杆等进行操控,使船舶人员可以在最短的时间内避免碰撞并航行到安全的最佳路径,减少了海上交通事故造成的人员伤亡、财产损失等问题。为船舶人员的人身安全提供了保障。

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