Nâng cao độ chính xác dữ liệu đo lường sóng và dòng chảy dựa trên thuật toán Wiener–Kalman cho an toàn hàng hải

Tóm tắt

Việc ước lượng chính xác các thông số sóng và dòng chảy là yếu tố tiên quyết nhằm đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu quả trong quá trình lai dắt tàu cập cảng. Để giải quyết bài toán này, nghiên cứu đề xuất một cấu trúc lọc lai kết hợp giữa nguyên lý Wiener và bộ lọc Kalman. Cụ thể, nguyên lý Wiener được ứng dụng để đánh giá độ tin cậy của phổ cục bộ, từ đó cập nhật thích nghi ma trận hiệp phương sai nhiễu đo. Đồng thời, thuật toán Kalman thực hiện quá trình ước lượng trạng thái đệ quy nhằm tối ưu hóa sai số giữa dự đoán từ mô hình và dữ liệu đo theo thời gian thực. Chất lượng của giải pháp đề xuất được mô phỏng thử nghiệm trên phần mềm MATLAB thông qua ba kịch bản với mức độ phức tạp của nhiễu động tăng dần. Để đánh giá hiệu quả, giải pháp đề xuất được so sánh với các bộ lọc Kalman thích nghi, Kalman bền vững và Unscented Kalman căn bậc hai dựa trên các tiêu chí căn sai số bình phương trung bình (RMSE) và sai số tuyệt đối trung bình (MAE). Kết quả mô phỏng đã khẳng định độ tin cậy và khả năng ứng dụng của giải pháp đề xuất vào các hệ thống quan trắc hàng hải tại những môi trường có đặc tính thủy động lực học phức tạp như khu vực cảng biển.