[发明专利]一种海浪干扰特征参数在线辨识方法、系统及应用

权利要求书

1.一种海浪干扰特征参数在线辨识方法，其特征在于，所述海浪干扰特征参数在线辨识方法包括以下步骤：

步骤一，采集船舶航向测量设备测量信号，并进行高通滤波处理，获得船舶航向高频运动分量近似值；

步骤二，建立高频海浪干扰分量模型，并对模型进行离散化处理，获得基于航向信号的高频海浪干扰分量辨识模型；

步骤三，根据高频海浪干扰分量辨识模型，采用两阶段增广随机梯度算法辨识模型参数；

步骤四，根据辨识得到的模型参数，计算离散模型特征根，并转换为连续时间域特征根，根据连续时间域特征根计算海浪峰值频率；

步骤五，在线实施步骤一至步骤四，实现对海浪峰值频率的在线跟踪。

2.如权利要求1所述的海浪干扰特征参数在线辨识方法，其特征在于，步骤一中，所述高通滤波处理，包括：

根据船舶运动模型特性，设计高通滤波器对航向传感器信号进行滤波：

其中，T_f为高通滤波器参数，为船舶航向高频运动分量近似值，ψ(s)为实际船舶航向信号；高通滤波器设计参数应满足如下条件：

h_HP(s)h_ship(s)u_δ(s)＝1；

其中，h_ship(s)为船舶航向运动模型传递函数，u_δ(s)为操舵控制输入信号。

3.如权利要求1所述的海浪干扰特征参数在线辨识方法，其特征在于，步骤二中，所述建立高频海浪干扰分量模型，并对模型进行离散化处理，获得基于航向信号的高频海浪干扰分量辨识模型，包括：

建立一阶海浪干扰力引起的船舶航向高频运动分量数学模型：

其中，ζ为阻尼系数，K_ω为增益常数，ω₀为海浪高频干扰峰值频率，v(s)为白噪声输入，ψ_HF(s)为船舶航向高频运动分量；

对海浪高频分量连续数学模型进行离散化处理，

其中，z表示单位前移算子，A(z^-1)＝1+a₁z^-1+a₂z^-2和B(z^-1)＝1+b₁z^-1为待辨识参数模型；代入A(z^-1)和B(z^-1)，根据z^-iy(t)＝z(t-i)，i＝1,2，可得：

ψ_HF(t)＝-a₁ψ_HF(t-1)-a₂ψ_HF(t-2)+b₁v(t-1)+v(t)；

由于船舶航向高频运动分量ψ_HF(s)不能直接通过传感器的测量手段获得，因此用其近似值代替：

令将上式写为向量形式，得到基于航向测量信号的高频海浪干扰分量辨识模型：

其中，θ_s＝[a₁ a₂]^T，θ_n＝b₁和θ＝[a₁ a₂ b₁]^T为待辨识参数向量，和为信息向量。