南京航空航天大學(xué)沈霖獲國家專利權(quán)
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龍圖騰網(wǎng)獲悉南京航空航天大學(xué)申請的專利一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線天地數(shù)據(jù)融合方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán),本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予,授權(quán)公告號為:CN119294248B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉:該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為:202411391510.6,技術(shù)領(lǐng)域涉及:G06F30/27;該發(fā)明授權(quán)一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線天地數(shù)據(jù)融合方法是由沈霖;邱恩鵬;黃達;李民民設(shè)計研發(fā)完成,并于2024-10-08向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。
本一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線天地數(shù)據(jù)融合方法在說明書摘要公布了:本發(fā)明公開了一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線天地數(shù)據(jù)融合方法,包括:構(gòu)建全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;對全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出值進行物理約束,得到物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過損失函數(shù)將物理約束得到的誤差進行反向傳播;選擇風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)和試飛數(shù)據(jù)作為特征輸入物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,選擇試飛數(shù)據(jù)作為標(biāo)簽,融合天地數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)以給定步長在時域上不斷更新輸入,實現(xiàn)在線融合。本發(fā)明方法通過少量高精度試飛數(shù)據(jù)和大量低精度試驗數(shù)據(jù),可獲得精度較高的融合數(shù)據(jù)。
本發(fā)明授權(quán)一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線天地數(shù)據(jù)融合方法在權(quán)利要求書中公布了:1.一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線天地數(shù)據(jù)融合方法,其特征在于,步驟如下: 1構(gòu)建全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型; 2對全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出值進行物理約束,得到物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,將物理約束得到的誤差進行反向傳播; 3選擇x1個維度的風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)和x2個維度的試飛數(shù)據(jù)作為特征輸入物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,1≤x1且x1∈N+,1≤x2且x2∈N+;N+為正整數(shù);選擇y個維度的試飛數(shù)據(jù)作為標(biāo)簽,1≤y≤6且y∈N+,融合天地數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)以給定步長在時域上不斷更新輸入,實現(xiàn)在線融合; 所述步驟2具體包括: 21通過六個自由度飛行動力學(xué)方程對全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出值進行物理約束,使其在邊界條件約束的情況下,向標(biāo)簽數(shù)據(jù)收斂,從而得到物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,物理約束表達式為: c5=Iz-IxIy c6=IxzIy c7=1Iy 式中,f1,f2,f3,f4,f5,f6為六個自由度飛行動力學(xué)方程的殘差;p,q,r分別為滾轉(zhuǎn)角速度、俯仰角速度、偏航角速度;Vxb,Vyb,Vzb分別為機體坐標(biāo)系中的X軸速度、Y軸速度、Z軸速度;為空氣動壓;S為參考面積;m為機體質(zhì)量;g為重力系數(shù);θ為俯仰角;φ為滾轉(zhuǎn)角;ax,ay,az分別為機體坐標(biāo)系中的X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度;dp,dq,dr分別為滾轉(zhuǎn)角加速度、俯仰角加速度、偏航角加速度;CX,CY,CZ分別為X軸預(yù)測力系數(shù)、Y軸預(yù)測力系數(shù)、Z軸預(yù)測力系數(shù);Cl,Cm,Cn分別為滾轉(zhuǎn)預(yù)測力矩系數(shù)、俯仰預(yù)測力矩系數(shù)、偏航預(yù)測力矩系數(shù),Ixz為X軸與Z軸慣性積,Ix,Iy,Iz分別為X軸慣性矩、Y軸慣性矩、Z軸慣性矩; 22通過損失函數(shù)將六個自由度飛行動力學(xué)方程的殘差向0收斂,表達式如下: 式中,Li為第i個損失函數(shù)的誤差總和,N為各個特征的數(shù)據(jù)量,Δi為步驟21中的fi,i=1,2,…,6; 23采用線性加權(quán)疊加方法,將物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的六個損失函數(shù)集成為一個總損失函數(shù),并進行誤差反向傳播,表達式如下: 式中,Lossj為第j批次更新數(shù)據(jù)的總損失函數(shù),β1,β2,β3,β4,β5,β6分別為六個損失函數(shù)加權(quán)值,分別為六個的第j批次更新數(shù)據(jù)的損失函數(shù)。
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