Построение модели счисления пути судна на основе нейронной сети

• Автор: Дерябин, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Счисление пути как способ получения координат места

1.1 Технические средства счисления.

1.2 Виды счисления пути

1.3 Учт внешних факгоров .

Глава 2. О точпостн определения счислнмых координат места суд

2.1 Погрешность приближнной величины.

2.2 Виды погрешностей величин.

2.3 Счислнмые координаты как случайные функции времени .

2.4 Методы оценки ТОЧНОСТИ счисления

2.5 Корреляционная функция погрешностей счисления
2.6 Краткий исторический обзор исследований в области счисления
Глава 3. Математическая модель счисления пути судна с учетол
внешних
факторов
3.1 Роль нейронной сети в модели счисления. .
3.2 Системы координат, относительно которых рассматривается судна.
3.3 Кинематика судна
3.4 Динамика судна. .
3.5 Метод глобальной оптимизации, уточняющий параметры модели.
3.6 Проверка адекватности модели при использовании натурных наблюдений
3.7 Оценка точности прогнозируемых координат.
Глава 4. Использование нейронной сети для прогноза отд. скорости судна
4.1 Архитектура и характеристики нейронной сети .
4.2 Обучение нейронной сети
4.3 Методика тестирования нейросетевой модели
4.4 Проверка работоспособности нейронной сети при использовании данных
натурного эксперимента.
Глава 5. Влияние погрешностей измерений внешних факторов на точность прогноза имитационной и нейросетевой моделей
5.1 Моделирование погрешностей измерений.ЮО
5.2 Сравнительный анализ невязок двух моделейЮ
Глава 6. Планирование эксперимента по проверке работоспособности нейронной сети
6.1 Распределение вероятностей для модуля невязки при различных вариантах влияния внешних факторов и кинематических характеристик судна.
6.2 Использование имитационной модели в качестве классификатора входных сигналов нейронной сети.
6.3 Нахождение границ промежутка неопределенности наибольшего значения
модуля невязки
Глава 7. Оценка точности счисления в модели, основанной на нейронной сети
7.1 Влияние ошибок идентификации на точность
свободных параметров сети
7.2 Модель реального времени на основе нейронной сетиИЗ
Заключение
Список используемой литературы


После сравнения работы нейронной сети с результатами моделирования проводится проверка адекватности прогноза'по нейронной сети в сравнении с имитационной моделью для входных данных, полученных по результатам натурного - эксперимента, которая показывает расхождение в координатах в несколько метров за четыре часа плавания. После успешной замены уравнения Риккати нейронной сетью, рассматривается вторая нейронная сеть, которая входным сигналом имеет вектор, компоненты которого представляют собой курс и составляющие вектора относительной скорости в системе координат, жёстко связанной с судном. Выход сети - координаты вектора- относительной скорости в-неподвижной (локальной) системе координат. Обучение данной сети проводится по аналогии с первой сетыо. Тестирование выполняется по той же схеме, но не для второй сети в отдельности, а для всей системы двух сетей в целом. Наибольшее расхождение координат при прогнозе по нейронной сети и имитационной модели не превосходит 8 метров в невязке за четыре часа плавания. После сравнения работы нейросетевой и имитационной моделей с использованием входных сигналов, полученных в результате натурных наблюдений, выяснилось, что наибольшее расхождение в- невязке за четыре часа плавания не превосходит несколько метров. Таким образом, имитационная модель прогноза относительной скорости судна в неподвижной системе координат заменяется эквивалентной системой двух нейронных сетей, работоспособность которой можно считать удовлетворительной для рассмотренных модельных ситуаций. Глава 1. Выбор того или иного метода получения счислимых координат определяется установленными-на судне техническими средствами, которые всегда имеют инструментальные погрешности, измерений. Эти погрешности будут вносить некоторую неопределенность и в прогноз счислимых координат с использованием нейронной сети. Инструментальные ошибки также влияют на точность идентификации параметров модели судна в условиях воздействия внешних факторов. Поэтому представляется целесообразным дать- краткий обзор современных технических средств счисления и методик учёта влияния внешних факторов на точность координат текущего места судна. На коммерческом флоте широкое применение в качестве технических, средств счисления нашли комбинации лага и гирокомпаса различных типов. Лаги по принципам измерения скорости классифицируются на индукционные и гидроакустические. Индукционный лаг измеряет скорость судна относительно слоя воды, обтекающего его чувствительный элемент (индукционный преобразователь) по направлению диаметральной плоскости. Если такой же лаг установить в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости, то возможно измерение скорости дрейфа. К отечественным лагам относятся такие как "ИЭЛ-2М", "ЛИ-2И, "ЛЭМ-2” и др. Среди зарубежных можно назвать лаг "АциасаЮй ЕМ-0", "ЗАЬ-ЕМ" и т. Гидроакустические лаги бывают доплеровскими и корреляционными. Широко известны такие лаги- как "8КХ>-Г', "ЛМ-0И, "ЛЛ4-0" и др. В качестве примера корреляционных лагов можно привести "8АЬ-0", "8АЬ-0" и т. Существует также и традиционное деление лагов на относительные и абсолютные. К относительным относятся лаги, измеряющие скорость судна относительно воды, к абсолютным - относительно грунта. Все индукционные лаги являются относительными, гидроакустические, как правило, абсолютными. В настоящее время существуют модели гидроакустических, лагов, которые имеют два режима измерения скорости судна - относительной и абсолютной. Международные требования к оборудованию судов измерителями скорости изложены в Правиле Главы V конвенции "ЬА8-". Согласно п. Правила, "Все суда валовой вместимостью 0 и более и пассажирские суда независимо от размера. В п. Правила утверждается, что "все суда валовой вместимостью 0 и более должны . Стандарты точности лагов устанавливаются Резолюцией 1МО А. Резолюции Комитета по безопасности мореплавания М8С. Гирокомпасы могут иметь автономный чувствительный элемент и корректируемый. В первом случае положение равновесия главной оси чувствительного элемента в азимуте и по высоте определяется исключительно физическими закономерностями.