舰船姿态信息管理系统优化算法

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舰船姿态信息管理系统优化算法

0引言

舰船在海上航行运动的过程当中,其位置信息,航行速度等都对舰船的控制有着至关重要的影响。但由于其姿态信息将会受到海况的影响,导致工作人员无法准确提取舰船的相关运动信息,为此将海上干扰因素作为一种单一频率的信号,但这一做法虽然能够考虑到周边因素所带来的影响,却无法考虑到舰船在不同动态环境中的运动状态并不相同,在实际应用当中的局限性较大[1]。将云计算应用到舰船姿态信息管理系统优化当中,利用其超强的运算能力,分析舰船的不同运动形态,捕获有效信息数据,引入云计算模式,结合物联网技术,实现信息数据的实时管控与记录,将姿态信息采用数据化的方式,关联相关程序,实现信息共享,提高舰船姿态信息管理的质量,保证舰船相关设备的实时检测与维护,实现最终优化。

1舰船姿态信息管理系统优化算法

1.1舰船姿态信息数据捕获

在舰船的实际航行过程当中,其运动姿态多为平稳信号,且大多分布在低频区域,但也有部分有效信号会混入到高频段,掺杂在噪声当中,为此需要将有效信号从中分离,获取有效的信息数据[2]。利用小波变换弱化数据间相关性的能力,将姿态信息数据的有效部分,聚集在某一系数当中;与此同时将噪声能量分散于整个频段当中,利用有效信号与噪声信号方差幅值的不同,将小波变换调节至合适的尺度。

1.2姿态误差校正

在成功获取到舰船姿态信息数据后,利用舰船导航设备修正姿态误差,将舰船航行当中自动定位得到的数值修正:AAA将修正量输入到姿态信息管理系统当中,当航向为时,利用误差自动调节,自动增加修正量,得到信息融合后的真实姿态数据:由于在舰船航行运动的研究当中,必须要考虑到相对的海面坐标,将海面坐标系相对惯性坐标系的角速度设定为,以海面坐标系为动系,计算向量的绝对变率:其中,E为向量。通过上述计算能够得知,系统能耗过高是影响舰船姿态信息管理的一大难点,优化该部分即可完成管理结构的最终优化。

1.3实现管理优化

舰船航行过程中受到的多种随机因素影响,导致其姿态信息管理系统的负载过大,需要借助云计算平台完成管理优化。在同一时间段当中,云计算服务可能会被大量的用户同时使用,而在同一时间段所提交的姿态信息并不相同[3]。利用云计算对于信息资源调度的分析,将同一类型的数据信息传输到固定节点处,管理数据的提交并不是持续进行的,其必须遵循一定的规律,根据其提交轨迹,估算可能出现系统空闲的时间节点。当管理任务输送至云计算调度中心时,利用云节点执行随机任务。在计算过程中的峰值节点与空闲时的执行功率相差较多,且在管理任务的进程当中会由于数据的占用,使系统利用率无法达到百分之百。历史低利用率时间序列,对系统的优化可以提供一定的参考价值,但在此之前需要删除一部分较远的时间点。若要在真正意义上减少管理节点的空闲概率,则需要减少系统空闲所占的比重,结合实际情况设定合适的阈值,当云计算利用率低于阈值范围时,将管理系统的随机任务虚拟机迁移至利用率较高的物理服务器上,以此转换云计算状态,节省执行总能耗,至此实现基于云计算的舰船姿态信息管理系统优化算法研究。

2对照实验

在完成上述研究后,为验证该优化算法在实际应用当中的效果,设计对照实验,利用计算机程序,模拟舰船姿态信息管理系统在实际运行当中的具体情况,测试优化后算法在不同任务规模下的系统执行平均能耗,并将其与其他2种常规算法相比较。

2.1实验准备

MultiGen−ParadigmVegaPrime2.0由于实验的实际操作性较低,需要利用计算机程序建立仿真系统,模拟舰船姿态信息管理系统的实际运行情况,利用交换机连接100Mbps局域网络系统,选用公司开发的三维视景软件,辅助完成相关的舰船操纵仿真需要,考虑到实验的真实性与所得结果的可参考价值,搭建如图2所示的网络拓扑结构图。在上述实验平台当中运行实验,将姿态信息数据量,控制在系统利用率的70%以下,以确保实验的严谨性。

2.2结果分析

在完成上述实验准备后,运行实验并得出实验结论,利用另外2种算法的信息管理结果,与优化算法所得结果相对比,能够更加直观地得出实验结论。从图3所示的结果对比图中能够看出,随着信息管理任务量的增长,3种算法的系统执行平均能耗都呈现逐渐递增的趋势。经过第三方软件的计算得知,常规算法2的平均能耗比常规算法1的平均能耗降低了7.75%,而优化后的算法能够使所得结果降低21.63%。这主要是由于系统利用率降低时,能够及时地使信息管理系统保持休眠状态,节约了更多的能源消耗。

3结语

姿态信息管理在舰船的实际工作当中,扮演着不可或缺的角色。信息管理对于舰船的日常设备检测及维修都十分重要,只有将管理系统加以优化,才能够更好地完成舰船的日常工作。针对常规系统当中所存在的问题,利用云计算技术,在原有基础上加以优化,利用云计算特有的优势,完善系统功能。

参考文献:

[1]江敏.宁夏交通建设工程质量监督信息化管理工作的探索[J].工程技术研究,2019,4(20):172–173.

[2]吴爽,焦淑红,任慧龙.舰船运动姿态极短期预报算法研究[J].应用科技,2019,46(4):6–10.

[3]冯鸿奎,傅敏辉,钟德安,等.基于海天线的舰船姿态算法[J].兵工自动化,2019,38(5):37–40.

作者:王红叶 文月 李跃鹏 单位:石家庄科技工程职业学院