福建船政交通职业学院杜志秀获国家专利权
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龙图腾网获悉福建船政交通职业学院申请的专利一种基于数据驱动的船舶失速推算方法及其系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120373165B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510878864.1,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种基于数据驱动的船舶失速推算方法及其系统是由杜志秀;周田瑞设计研发完成,并于2025-06-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数据驱动的船舶失速推算方法及其系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于数据驱动的船舶失速推算方法及其系统,方法包括:采集历史海洋环境信息、历史船舶航行信息和历史船舶主机信息;对历史海洋环境信息和历史船舶航行信息进行第一数据预处理,对历史船舶主机信息进行第二数据预处理;根据对地航速和流速计算第一影响速度;基于风速和浪高筛选样本建立主机转速与对地航速的映射关系得到静水航速计算模型,计算第二影响速度;通过第一影响速度和第二影响速度的差值得到船舶失速值;构建船舶失速预测模型,输入实时船舶航行信息输出当前船舶失速推算结果。该方法通过数据驱动实现了船舶失速的快速准确计算,避免了传统机理模型的复杂计算过程,显著提升了工程应用价值。
本发明授权一种基于数据驱动的船舶失速推算方法及其系统在权利要求书中公布了:1.一种基于数据驱动的船舶失速推算方法,其特征在于,包括: 采集船舶航行多源信息,所述船舶航行多源信息包括历史海洋环境信息、历史船舶航行信息和历史船舶主机信息,所述历史海洋环境信息包括风速、风向、浪高、浪向、浪周期、流速、流向,所述历史船舶航行信息包括对地航速、对地航向,所述历史船舶主机信息包括船舶主机转速、船舶功率; 对历史海洋环境信息和历史船舶航行信息进行第一数据预处理,所述第一数据预处理包括异常数据标记删除和空值数据插值填充,得到预处理后的历史海洋环境信息以及预处理后的历史船舶航行信息; 对历史船舶主机信息进行第二数据预处理,所述第二数据预处理包括转速突变点检测和修正,得到预处理后的历史船舶主机信息; 根据对地航速和静水阻力、风阻、波浪增阻、螺旋桨效率计算船舶风浪影响后的速度,记为第一影响速度; 所述第一影响速度通过公式1表示,所述公式1如下: ; 公式1中,为风浪影响后的第一影响速度,为静水中的对地航速,为第一影响速度的静水阻力,为静水中的对地航速的静水阻力,为风阻,为波浪增阻,为风浪条件下的螺旋桨效率,为静水条件下的螺旋桨效率; 从预处理后的历史海洋环境信息中筛选满足预设条件的风速和浪高作为样本信息; 对所述样本信息进行船舶状态验证,排除存在主机异常或舵角过大的无效样本,得到有效静水样本集; 基于所述有效静水样本集,采用非线性回归方法建立船舶主机转速与对地航速的映射关系模型,采用分段回归法将主机转速划分为低速、中速和高速三个区间分别建立映射关系模型; 在映射关系模型的训练过程中引入船舶吃水深度作为辅助变量,在实时推算环节采用滑动时间窗的方式处理连续数据流,窗长根据当前海况自动调整,风浪平稳时采用较长的时间窗以提高稳定性,遭遇恶劣海况时则缩短时间窗增强响应速度,推算结果以概率分布形式输出,对建立的映射关系模型进行动态验证,当预测偏差超过预设允许范围时触发模型更新机制对所述映射关系模型进行更新; 重复迭代训练直至所述映射关系模型的预测偏差置于预设允许范围内,记为静水航速计算模型; 基于所述静水航速计算模型,将历史船舶主机转速作为模型输入参数,通过映射关系计算得到初始静水航速预测值; 根据实时船舶吃水深度,对所述初始静水航速预测值进行动态补偿修正,获得修正静水航速值; 对修正静水航速值进行平滑处理,消除随机测量误差的影响,生成第二影响速度; 将所述第二影响速度与历史船舶主机转速、实时船舶吃水深度关联存储至船舶航行状态数据库; 基于第一影响速度和第二影响速度计算船舶失速值,所述船舶失速值为第二影响速度与第一影响速度的差值; 构建船舶失速预测模型,以预处理后的历史海洋环境信息和预处理后的历史船舶主机信息为输入特征,以船舶失速值为输出标签进行模型训练,得到训练完毕的船舶失速预测模型; 以及,采集实时船舶航行信息,并将其输入至训练完毕的船舶失速预测模型,输出当前船舶相对应的船舶失速推算结果。
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