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水面高速无人艇运动极短期预报技术

马伟佳 史圣哲 邹劲 庞永杰 朱凯

马伟佳, 史圣哲, 邹劲, 庞永杰, 朱凯. 水面高速无人艇运动极短期预报技术[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(1): 38-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.01.007
引用本文: 马伟佳, 史圣哲, 邹劲, 庞永杰, 朱凯. 水面高速无人艇运动极短期预报技术[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(1): 38-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.01.007
MA Wei-jia, SHI Sheng-zhe, ZOU Jing, PANG Yong-jie, ZHU Kai. Extreme short-time prediction technology of high speed unmanned surface vehicle motion[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(1): 38-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.01.007
Citation: MA Wei-jia, SHI Sheng-zhe, ZOU Jing, PANG Yong-jie, ZHU Kai. Extreme short-time prediction technology of high speed unmanned surface vehicle motion[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(1): 38-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.01.007

水面高速无人艇运动极短期预报技术

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.01.007
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51079032

中央高校基本科研业务费专项资金项目 HEUCF110109

国防优秀科技创新团队基金项目 JGY07002

详细信息
    作者简介:

    马伟佳(1981-), 男, 吉林白城人, 哈尔滨工程大学工学博士研究生, 从事水面高速无人艇性能研究

    庞永杰(1955-), 男, 黑龙江齐齐哈尔人, 哈尔滨工程大学教授

  • 中图分类号: U661.32

Extreme short-time prediction technology of high speed unmanned surface vehicle motion

More Information
  • 摘要: 采用基于时间序列的乘积季节ARIMA(求和自回归移动平均)模型以及无人艇模型规则波试验数据, 研究了水面无人艇运动极短期预报技术。采用经趋势差分和季节差分后的ARMA(自回归移动平均)模型, 运用最小信息准则和白噪声检验方法, 验证所选择的最佳模型, 并对无人艇进行了20步极短期运动预报。计算结果表明: 无人艇船模加速度、升沉、纵摇的前10步短期预报最大误差均不超过6%, 随着预测步数的增加, 误差有扩大的趋势, 加速度的后10步短期预报最大误差达到16.68%。可见, 极短期预报技术有效。

     

  • 图  1  水面无人艇

    Figure  1.  Unmanned surface vehicle

    图  2  滑行艇模型

    Figure  2.  Model of sliding ship

    图  3  试验模型剖面

    Figure  3.  Section of test model

    图  4  加速度时间序列

    Figure  4.  Acceleration time series

    图  5  加速度时间序列的去均值

    Figure  5.  Mean removal of acceleration time series

    图  6  加速度时间序列自相关系数

    Figure  6.  Ca of acceleration time series

    图  7  加速度时间序列偏相关系数

    Figure  7.  Cp of acceleration time series

    图  8  差分加速度时间序列

    Figure  8.  Difference acceleration time series

    图  9  差分后加速度时间序列自相关系数

    Figure  9.  Ca of difference acceleration time series

    图  10  差分后加速度时间序列偏相关系数

    Figure  10.  Cp of difference acceleration time series

    图  11  加速度时间序列20步预报

    Figure  11.  20-step prediction of acceleration time series

    图  12  纵摇序列10步预报

    Figure  12.  10-step prediction of pitch time series

    图  13  升沉序列10步预报

    Figure  13.  10-step prediction of heave time series

    表  1  模型的序列特征

    Table  1.   Sequence features of models

    模型 AR(p) MA(q) ARMA(p, q)
    Ca 拖尾 截尾(k=q) 拖尾
    Cp 截尾(k=p) 拖尾 拖尾
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    表  2  AIC值对比

    Table  2.   Comparison of AIC values

    序列模型 AIC值
    AR(1) -227.160
    AR(2) -259.042
    MA(1) -298.044
    ARMA(1, 1) -288.477
    ARMA(2, 1) -275.447
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    表  3  白噪声检验

    Table  3.   Test of white noise

    检验量 自由度 统计值 概率值
    Jarque-Bera 2 5.757 0.056
    Box-Pierce 6 11.787 0.067
    Ljung-Box 6 12.156 0.059
    McLeod-Li 6 13.572 0.065
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  • 收稿日期:  2011-09-16
  • 刊出日期:  2012-02-25

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