中國船舶工業集團公司第七0八研究所趙威獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國船舶工業集團公司第七0八研究所申請的專利一種兩船相對運動狀態實時測算方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115016504B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-08發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210819715.4,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權一種兩船相對運動狀態實時測算方法是由趙威設計研發完成,并于2022-07-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種兩船相對運動狀態實時測算方法在說明書摘要公布了:本申請公開了一種兩船相對運動狀態實時測算方法,測算方法步驟包括坐標系定義、建立船舶運動模型、基于擴展卡爾曼濾波器進行船舶運動狀態測量信息的融合與觀測處理、船體任意結構點運動狀態計算以及時鐘校正與兩船相對運動狀態解算。本申請針對風浪環境中兩船或多船協同作業時運動狀態監視與運動控制需求,通過船體六自由度運動狀態觀測算法對與船體位姿測量信息的融合處理,避免了船舶動力學模型復雜非線性的影響,并通過擴展卡爾曼濾波算法濾除測量噪聲,融合冗余測量信息,獲取船舶實時運動狀態的最優估計;基于時空一致坐標系計算兩船在縱向、橫向、垂蕩、艏搖、橫搖及縱搖方向的相對運動狀態。
本發明授權一種兩船相對運動狀態實時測算方法在權利要求書中公布了:1.一種兩船相對運動狀態實時測算方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟一:坐標系定義,分別建立全局坐標系、隨船坐標系及船體結構點數據模型; 步驟二:基于船舶六自由度運動學方程建立船舶運動模型; 上式中,η=XYZφθψT為隨船坐標系{b}在局部坐標系{n}下的位置與姿態,為歐拉角; 為船舶在隨船坐標系各坐標軸方向上的平移速度與旋轉速,u、v、w依次表示船體縱蕩、橫蕩、垂蕩方向的平移速度,q、p、r依次表示船體橫搖、縱搖、艏搖方向的旋轉速,Vb|0為初始速度;Δt為時間步長; Jη為轉換矩陣,由旋轉矩陣R與平移T矩陣組成,分別對應線速度與角速度從{b}轉換到{n}的變換矩陣,僅與歐拉角有關: 式中c代表cos函數,s代表sin函數,t代表tan函數,上述公式僅適用于水面船舶相對運動測算,最大橫搖角度不超過45度; 步驟三:基于卡爾曼濾波器算法對船舶運動狀態進行測量融合與濾波觀測處理; 其中: 狀態向量x=[η;Vb]; 測量向量y=XYφθψuvwqprT; 非線性向量域 E為過程噪聲的變換矩陣; H為測量矩陣; εP為過程噪聲向量; εM為測量噪聲向量,包含GNSS位置測量儀、六自由度陀螺儀、羅經設備的測量噪聲; 步驟四:船體任意結構點運動狀態計算; 步驟五:時鐘校正處理與兩船相對運動狀態解算。
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