1.基于麻雀搜索算法优化的GRU的船舶运动姿态的预测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:收集船舶运动姿态的历史数据,对收集到的数据进行归一化处理,得到处理后的建模数据;
S2:初始化麻雀搜索算法的参数及GRU网络的结构;
S3:通过麻雀搜索算法搜索最优参数;
S4:将得到的最优参数对GRU网络的连接权值进行赋值,利用步骤S1的建模数据进行GRU网络预测模型的训练;
S5:根据监测到的船舶运动姿态数据,利用训练好的GRU网络预测模型进行船舶运动姿态的预测;
所述步骤S3具体包括如下步骤:
A1:对适应度进行排序,找到当前最佳适应度个体和最差适应度个体;
A2:更新适应度靠前麻雀位置:
其中,t表示当前迭代,j=1,2,…,d, 表示迭代t次时第i只麻雀的适应值,itermax代表最大迭代次数,α∈(0,1]是一个随机数,R2∈[0,1)表示警戒值,ST∈[0.5,1.0]表示安全阈值,Q是一个服从正态分布的随机数,L代表一个1*d的全一矩阵;
A3:更新适应度靠后麻雀位置;
其中,Xp表示被发现者占据的最佳位置,Xworst表示当前最差位置,L代表一个1*d的一行+ T T ‑1多维矩阵,矩阵中每个元素随机分配1或‑1,A=A(AA) ;
A4:随机更新部分麻雀位置:
其中,Xbest表示当前全局最优位置;β即步长控制参数,是均值为0,方差为1的随机数的正态分布;K∈[‑1,1]是一个随机数;fi是当前麻雀的适应度值;fg和fw分别是当前全局最优值和最差值,ε是最小的常数,避免零除误差;
A5:得到当前更新后的位置;
A6:如果新位置优于旧位置,更新旧位置;
A7:重复进行步骤A4到步骤A6;
A8:达到最大迭代次数输出最佳适应度值;
GRU网络的前项传播算法如下所示:
zt=σ{Wz[ht‑1,xt]}
rt=σ{Wr[Ht‑1,xt]}
2.根据权利要求1所述的基于麻雀搜索算法优化的GRU的船舶运动姿态的预测方法,其特征在于,所述步骤S1中建模数据的获取公式为:其中,x为收集到的数据,x'为建模数据,也就是所需训练样本数据,max(x)和min(x)分别为数据集中的最大值和最小值。
3.根据权利要求1所述的基于麻雀搜索算法优化的GRU的船舶运动姿态的预测方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:麻雀搜索算法的参数初始化:设定麻雀搜索算法的参数包括种群规模、层数、迭代次数、和速度取值的限定范围;
GRU网络的结构初始化:确定网络输入层、输出层以及隐含层的层数。
4.根据权利要求1所述的基于麻雀搜索算法优化的GRU的船舶运动姿态的预测方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:将得到的最佳适应度值赋值给GRU网络,利用归一化处理后的数据训练GRU网络,达到最大迭代次数后,输出预测值,完成GRU网络预测模型的训练。
5.根据权利要求1或2所述的基于麻雀搜索算法优化的GRU的船舶运动姿态的预测方法,其特征在于,所述步骤S1中收集到的数据包括横摇、纵摇、升沉、横荡、纵荡和垂荡数据。