基于质量-弹簧-阻尼等效模型的海况与船舶参数联合估计
信号处理
2026-03-02 v2 人工智能
系统与控制
系统与控制
摘要
实时海况估计对于船舶建造和海洋安全等应用至关重要。传统方法依赖于准确的波-船体传递函数，以 onboard 传感器数据估计波谱。相较于此,本文提出的一种方法无需先验传递函数知识即可联合估计海况与船舶参数,这种方法在传递函数不可得或变化时尤为有用。我们采用伪质量-弹簧-阻尼系统来建模波-船体系统,并构建了该系统的动态模型。该方法允许将波激发建模为时变输入,松散了以往假设恒定输入的限制。我们推导了统计一致的过程噪声协方差,并实现了基于平方根 cubature 卡尔曼滤波器用于传感器数据融合。进一步,我们推导了后验克拉默尔下界以评估估计器性能。大量蒙特卡罗仿真及来自高保真 validated 模拟器的数据验证了,估计得到的波谱与假设完全掌握传递函数知识的方法一致。
关键词
引用
@article{arxiv.2511.21997,
title = {Joint Estimation of Sea State and Vessel Parameters Using a Mass-Spring-Damper Equivalence Model},
author = {Ranjeet K. Tiwari and Daniel Sgarioto and Peter Graham and Alexei Skvortsov and Sanjeev Arulampalam and Damith C. Ranasinghe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.21997},
year = {2026}
}
备注
Accepted to journal, Signal Processing