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稳驭波涛,牵星科技升沉智能算法,守护海洋航行与作业安全!

2025-12-24

航行安全“拦路虎”,海洋载体的升沉痛点有多棘手?

船舶在海浪中颠簸,甲板俯仰导致货物装卸险象环生、舰载雷达失灵;海洋调查船的声呐、采样设备,因船体垂直晃动导致测量数据失真…… 这些场景背后,都指向同一个关键问题 ——海洋载体的垂直升沉运动。

作为影响航行安全与作业效率的核心因素,升沉运动的精准估计与补偿一直是行业难题。传统解决方案需结合 IMU、姿态传感器与海浪预报数据,通过升沉算法与姿态算法(纵摇、横摇估计)协同工作实现动态补偿,但在复杂海况下仍面临精度不足的挑战。

两大技术突破!自研算法破解复杂海况下的升沉难题

针对行业痛点,牵星科技基于QX-M8S和 QX-MRU-C两款平台产品推出全新的自研实时升沉算法,凭借两大核心技术创新,实现了升沉估计精度的跨越式提升。

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牵星科技QX-M8S

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牵星科技QX-MRU系列产品

精准捕捉核心频率

海洋环境中的信号成分复杂,海浪运动常呈现多频率叠加特征,传统算法易受干扰导致频率估计偏差。自研算法创新设计复杂信号成分条件下主导频率的有效估计方法,能从杂乱的信号中精准锁定核心频率,为升沉计算提供可靠基础。

动态抵消误差

海况瞬息万变,固定参数的滤波器难以应对不同场景下的误差波动。算法创新采用自适应升沉误差补偿滤波器,可根据实际海况动态调整补偿策略,实时抵消各类干扰带来的误差,让升沉估计始终保持高精度。

双重严苛验证:从实验室到船载测试,用数据说话!

好的技术既要经得起实验室的精准测试,更要扛得住真实环境的实战考验。我们以国际知名品牌 SBG 公司的 Ellipse-N 海态产品为参照,完成了六自由度台模拟测试与水面实船验证,双重认证自研算法的硬核实力。

六自由度摇摆台测试

试验通过六自由度台精准模拟海洋环境:横摇、纵摇运动采用单频正弦信号,完美复刻海浪引起的船体倾斜;升沉运动涵盖单频、多频组合等多种模式,幅值控制在 0.2m,全面测试算法在不同海况下的适应性。

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自研算法与 Ellipse-N 最新版本固件的计算结果同台竞技,19 组试验每组时长 900s,通过长时间数据采集确保结果可靠性,测试产品固定于六自由度摇摆台,最大限度排除外界干扰。

序号

Ellipse-N升沉精度(m,1σ)

牵星科技实时升沉算法升沉精度(m,1σ)

1

0.019655

0.012562

2

0.012886

0.015601

3

0.031552

0.027620

4

0.038382

0.033178

5

0.044990

0.041825

6

0.049119

0.045739

7

0.050149

0.046414

8

0.020538

0.022462

9

0.022578

0.022721

10

0.026479

0.028204

11

0.017752

0.028381

12

0.017527

0.022053

13

0.019616

0.022589

14

0.030039

0.025995

15

0.030668

0.025101

16

0.018343

0.019270

17

0.014839

0.016652

18

0.017884

0.019298

19

0.027163

0.027130

船载测试

水面实船验证:真实水域碾压国际竞品

实验室数据亮眼,真实水域表现如何?我们将牵星MRU 产品与 Ellipse-N 捷联安装在无人船上,在水面开展实船测试,验证算法对自然风浪及过往行船激发波浪的适应性。

试验条件:复杂信号充分考核

试验共采集 3 组有效数据,总时长超 9000s,波浪最大幅度约 15cm,升沉能量主要集中在 0.25Hz-2Hz 之间。该频段信号具备一定带宽和复杂性,能充分考核算法的实际处理能力。

硬核结果:全指标优于国外同类产品

·数据 1(2000s 测试):MRU在所有统计指标下均优于Ellipse-N,MRU平均误差为0,无系统偏差,而Ellipse-N存在0.0024m微小正向偏差;

·三组数据综合分析:在湘江真实工况下,MRU 产品的升沉测量精度全面超越 Ellipse-N,充分验证了自研算法的实战性能。

试验1
产品
MRU
0.0047
0.0162
0.0412
SBG
0.0065
0.022
0.0819
试验2
产品
MRU
0.0046
0.0154
0.0359
SBG
0.0059
0.016
0.0446
试验1
产品
STD
MEAN
MAX
MRU
0.0078
0.0002787
0.0655
SBG
0.0124
-0.00062628
0.1698
试验2
产品
STD
MEAN
MAX
MRU
0.0072
8.79E-05
0.0425
SBG
0.0079
-5.92E-05
0.0567

技术落地:赋能多场景海洋作业升级

这套经过双重验证的自研升沉算法,可广泛应用于三大核心场景:

1.船舶航行:提升货物装卸安全性,保障雷达、起重机等舰载设备稳定运行;

2.有人/无人潜航器作业:提供精准定深支持,助力隐蔽巡航、水下对接,规避碰撞与暴露风险;

3.海洋科考:实现声呐、沉积物采样器等设备的升沉补偿,确保测量数据真实可靠。

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