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一种基于时序模式注意力机制的CNN-LSTM船舶运动姿态预测方法 

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申请/专利权人:哈尔滨工程大学

摘要:本发明提出了一种基于时序模式注意力机制的CNN‑LSTM船舶运动姿态预测方法,获取多变量实船运动的真实数据集,绘制多变量数据的热力图,选择相互之间相关程度高的多变量数据作为输入,利用滑动窗口的思想将其构造为有监督数据集,并对其进行数据预处理;搭建基于时序模式注意力机制的CNN‑LSTM混合网络,包括一维卷积层,LSTM层、时序注意力机制模块和展平层;训练网络,使用MSE评价模型;将新的船舶运动姿态数据传入到训练好的混合网络模型,得到预测数据。本发明利用基于时序模式注意力机制的CNN‑LSTM混合网络模型进行训练,与单一的网络相比,可以同时提取船舶运动姿态数据的空间维度特征和时序维度特征,网络模型具有更高的预测精度。

主权项:1.一种基于时序模式注意力机制的CNN-LSTM船舶运动姿态预测方法,其特征在于:具体包括船舶横倾预测、船舶纵倾预测以及船舶回转率预测;步骤1:获取实船运动的真实数据集,将其通过Pandas模块转化为DataFrame型数据,绘制多变量数据的热力图,选择相互之间相关程度高的多变量数据作为输入,利用滑动窗口的思想将其构造为有监督数据集,并对其进行数据预处理,包括异常值处理、插值平滑处理及归一化处理。并将数据集按照8:2的比例划分为训练集和测试集;步骤2:搭建本发明提出的网络模型,包括两层一维卷积层,两层LSTM层、时序模式注意力机制和全连接层,层与层之间采取随机抛弃神经元操作,以防止模型出现过拟合;步骤3:训练基于时序模式注意力机制的CNN-LSTM混合网络模型,并进行模型预测的输出;步骤4:将步骤3中训练好的模型进行评估,并应用到新的数据中,得到新的船舶运动姿态预测值。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 哈尔滨工程大学 一种基于时序模式注意力机制的CNN-LSTM船舶运动姿态预测方法

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