一种基于船体姿态监测的定位方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112762935A(43)申请公布日2021.05.07(21)申请号202011539836.0(22)申请日2020.12.23(71)申请人赫星（厦门）电子有限公司地址361000福建省厦门市思明区会展南路9号101(72)发明人吴程军张海威(74)专利代理机构南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32272代理人朱宝庆(51)Int.Cl.G01C21/20(2006.01)G01C21/00(2006.01)G01C21/16(2006.01)G01S19/43(2010.01)G01S19/48(2010.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种基于船体姿态监测的定位方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于船体姿态监测的定位方法及系统，包括，采集船体姿态监测数据进行预处理，划分数据集，设定输入向量；基于时间序列策略构建定位模型，对输入向量进行参数确认；结合LS‑VSM和数据集对定位模型进行定位预测训练；设定定位训练阈值，若满足，则输出训练完成的定位模型，输入测试集进行测试，得到定位预测值。本发明通过定位模型，结合RTK实时差分定位，实现厘米级船体定位，且对船体姿态进行实时监测，实时船体姿态播报，地面站各数据实时收发，查看和存储，各船只使用的数据信息保存云端，可调用查看与分析，支持物联网(LOT)无线数据终端和5G，在提高了船体定位精度的同时，提升了船体监测的实时性和广泛适用性。CN112762935ACN112762935A权利要求书1/2页1.一种基于船体姿态监测的定位方法，其特征在于：包括，采集船体姿态监测数据进行预处理，划分数据集，设定输入向量；基于时间序列策略构建定位模型，对所述输入向量进行参数确认；结合LS‑VSM和所述数据集对所述定位模型进行定位预测训练；设定定位训练阈值，若满足，则输出训练完成的所述定位模型，输入测试集进行测试，得到定位预测值。2.根据权利要求1所述的基于船体姿态监测的定位方法，其特征在于：所述定位模型基于所述时间序列策略得到目标函数，包括，其中，tn为Lagrange乘子向量中任选的一个正分量，J(xd，xn)为核函数矩阵，xd为第d个输入向量，xn为不为零Lagrange乘子向量tn对应的船体姿态监测输入向量，d＝1,2,....,m，n＝1,2,....,m，m为船体姿态样本容量，b为定位预测偏移值。3.根据权利要求1或2所述的基于船体姿态监测的定位方法，其特征在于：所述参数确认包括，选取最小二乘支持向量机的径向基函数作为目标矩阵，如下，其中，x＝{x1；x2；…；x14}：船体姿态特性向量组成的状态特性矩阵，y：船体姿态正常特性向量，σ：核宽度，反应了分布、范围特性。4.根据权利要求3所述的基于船体姿态监测的定位方法，其特征在于：所述训练包括，初始化惩罚参数C和所述σ，利用所述数据集对所述目标函数进行训练和测试；设定精度要求，若所述目标函数精度未达到要求，则根据误差对所述C和所述σ进行赋值优化，直到测试数据精度达到所述精度要求；设定阈值并输出训练完成的所述目标函数，将其作为所述定位模型。5.根据权利要求4所述的基于船体姿态监测的定位方法，其特征在于：所述时间序列策略是一组一维的观测值，结合所述最小二乘支持向量机时需进行相空间重构，则构建所述输入向量包括，X(k)＝[x(k)，x(k‑τ)，…，x(k‑(D‑1)τ)]其中，D是相空间重构的嵌入维数，τ是相空间重构的三维坐标，X(k)是输入输出向量对。6.一种基于船体姿态监测的定位系统，其特征在于：包括，地面站(100)，通过姿态监测模块(200)、定位模块(300)和数据传输模块(400)监测船只当前所在位置，当所述船只驶出规定区域时，且当所述船只的姿态因风浪、水浪、障碍物而发生姿态变化，即船身倾斜角度超过某一角度时，所述地面站(100)发出警报；所述姿态监测模块(200)设置于所述地面站(100)的上表面，其包括三轴陀螺仪(201)、三轴加速度计(202)和三轴电子罗盘(203)，所述姿态监测模块(200)用于通过内部的主处2CN112762935A权利要求书2/2页理器输出校准过的角速度、加速度和磁数据，基于四元数的传感器数据算法进行运动姿态测量，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维运动姿态数据；所述定位模块(300)布置内嵌于所述姿态监测模块(200)，其用于搭载载波相位动态实时差分技术，实时提供观测点的三维坐标，并将基准站采集的载波相位发送给用户站进行求差解算坐标；所述数据传输模块(400)并行设置连接于所述地面站(100)、所述姿态监测模块(200)和所述定位模块(300)，其包括无线电数传(401)和4G数传(