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基于数据融合的无人帆船真风计算方法

何成龙 迟书凯 宇文国朴 胡新遥 魏鹏飞 黎明

何成龙, 迟书凯, 宇文国朴, 等. 基于数据融合的无人帆船真风计算方法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(1): 66-78 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0017
引用本文: 何成龙, 迟书凯, 宇文国朴, 等. 基于数据融合的无人帆船真风计算方法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(1): 66-78 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0017
HE Chenglong, CHI Shukai, YUWEN Guopu, HU Xinyao, WEI Pengfei, LI Ming. Calculation Method of True Wind of Unmanned Sailboat Based on Data Fusion[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(1): 66-78. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0017
Citation: HE Chenglong, CHI Shukai, YUWEN Guopu, HU Xinyao, WEI Pengfei, LI Ming. Calculation Method of True Wind of Unmanned Sailboat Based on Data Fusion[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(1): 66-78. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0017

基于数据融合的无人帆船真风计算方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0017
基金项目: 青岛市关键技术公关及产业化示范项目资助(22-3-3-hygg-7-hy)科技开发与协作项目资助(20210109)
详细信息
    通讯作者:

    迟书凯(1980-), 男, 博士, 高级工程师, 主要研究方向为海洋智能仪器

  • 中图分类号: TJ630.1; U674.94

Calculation Method of True Wind of Unmanned Sailboat Based on Data Fusion

  • 摘要: 针对无人帆船真风获取困难且所用风传感器受帆船姿态影响的问题, 提出了一种基于姿态信息、相对风和航行风融合的无人帆船真风计算方法。首先利用姿态仪获得帆船的俯仰角和横滚角, 通过空间坐标旋转变换矫正相对风测量结果; 其次利用卡尔曼滤波算法对航行风和矫正后的相对风进行滤波; 最后利用扩展卡尔曼滤波进行真风融合计算。实验证明, 该方法能够有效抑制帆船运动对风测量的影响, 准确提取真风风速和风向, 满足无人帆船航行控制需求。

     

  • 图  1  速度三角形

    Figure  1.  Velocity triangle

    图  2  设计系统整体框图

    Figure  2.  Overall block diagram of the designed system

    图  3  空间坐标旋转

    Figure  3.  Space coordinate rotation

    图  4  第1组参数滤波效果

    Figure  4.  Filter effect of group 1 parameters

    图  5  第2组参数滤波效果

    Figure  5.  Filter effect of group 1 parameters

    图  6  参数选用判定流程图

    Figure  6.  Flow chart of parameter selection judgment

    图  7  参数自适应卡尔曼滤波效果

    Figure  7.  Effect of parameter adaptive Kalman filter

    图  8  实验平台

    Figure  8.  Experiment platform

    图  9  实验框图

    Figure  9.  Experiment block diagram

    图  10  俯仰角0°时不同横滚角风向风速矫正结果

    Figure  10.  Correction results of wind direction and speed for different roll angles with a pitch angle of 0°

    图  11  横滚角0°时不同俯仰角风向风速矫正结果

    Figure  11.  Correction results of wind direction and speed for different pitch angles with a roll angle of 0°

    图  12  真风融合结果

    Figure  12.  True wind fusion results

    图  13  真风融合结果误差

    Figure  13.  True wind fusion result error

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-27
  • 修回日期:  2023-04-04
  • 录用日期:  2023-05-08
  • 网络出版日期:  2024-03-08

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