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舰船运动的拓扑预测模型

赵爽  
【摘要】: 舰船,尤其是航空母舰在海军作战中素有“海上霸主”之称。它是以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇。航空母舰不仅可以维护国家安全又可以在不依靠当地的机场情况下施加军事压力和作战。因此,研究舰船运动预报具有十分重要的现实意义。 由于海浪等诸多因素的影响,使得舰船运动数据具有很大的随机性和非线性时变的特点,而灰色系统理论在研究非线性系统中有其独到之处。本文首次把灰色系统预测中的拓扑预测模型引入到舰船运动姿态预报中,对于舰船运动中纵摇角度进行预测。论文的主要工作有以下几方面: 1、灰色拓扑预测是指对一段时间内系统行为特征数据波形的预测。灰色拓扑预测模型不仅仅是一个GM(1,1)模型,而是一个GM(1,1)模型群,一个模型对应一个阈值,对每个阈值对应的下一个或几个出现的时刻进行预测,从而预测出总体的趋势,进行预报。 2、针对舰船运动中纵摇角度数据之间差异较大、变化频繁的特点,及GM(1,1)模型只适合预报单调递增的非负序列的特点,建立灰色拓扑预测模型对舰船运动的纵摇角度进行预测,结果表明拓扑预测模型明显优于GM(1,1)模型。 3、通过对几组不同数据的仿真实验分析,结果表明可能产生误差较大的主要因素是阈值不适当的选取或者是个别纵摇角度数据极小。此外,拓扑预测模型对于原始数据较多的情况,预测结果不一定好。 文中得出结论,在0.2(度)误差量级上可预报3—11秒,各时段平均相对误差在16%以内,预报运动趋势的时间更长,说明拓扑预测法在舰船运动中的应用是合理且可行的。


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