[發明專利]一種欠驅動無人水面艇動力定位方法

在審

• 申請號: 202010084628.X
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111240337A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 問靖;王建華;張山甲;趙瑞昱;趙軍霞;饒六中
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B11/42;G01S19/47;G01C21/20;G01C21/16;G01C21/00
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明公開了一種欠驅動無人水面艇動力定位方法，包括：根據遠程控制端的指令，獲取無人艇動力定位的期望位置、設定的動力定位半徑、實際設定的動力定位半徑，其中，實際設定的動力定位半徑小于設定的動力定位半徑；根據無人艇上搭載的衛星和慣性導航系統，獲取無人艇當前所在的實際位置和實際航向；根據無人艇動力定位的期望位置和無人艇當前所在的實際位置，計算無人艇的期望航向、航向偏差角、偏差距離；當所述偏差距離不小于實際設定的動力定位半徑時，設定角度閾值，進行航向偏差角調整，以使調整后的航向偏差角達到設定條件。應用本發明實施例，計算量小，對處理器性能要求不高，實現成本較低，易于實現和大規模應用。

技術領域

本發明涉及無人艇技術領域，尤其涉及一種欠驅動無人水面艇動力定位方法。

背景技術

在傳統航海領域中為了使船舶在海洋中保持特定的位置，“錨”是廣為采用的一種簡便方法。然而，當水深超過600米時錨泊方法的成本和可行性都變得較為復雜，而且新型無人船都是無“錨”設計。無人艇在執行海洋環境監測，海洋測繪等任務時經常需要定點作業，然而由于風浪流的影響，無人水面艇難以進行定點作業，所以水面環境的復雜性和現實需要的迫切性使得無人艇的動力定位技術成為無人艇研究領域中一個熱點，由于通常無人艇并不配置橫向推動器，屬欠驅動控制，在低速運動狀態下無人艇的操縱性能相對較差，難以實現對艇的鎮定控制。在實際應用中實現成本是一個必須要考慮的問題，特別是當需要對水面其他平臺，如集群浮標的動力定位。因此針對上述問題急需出現一種成本較低，穩定可靠，計算量小，并且可以大規模應用的動力定位方法。基于這樣的需求本發明提出一種欠驅動無人水面艇動力定位方法。該方法計算量小，對處理器性能要求不高，只需要衛星和測量無人艇航向的慣性導航系統，不需要其他任何傳感器即可實現無人艇的動力定位。

發明內容

本發明的目的在于提供一種欠驅動無人水面艇動力定位方法，該方法計算量小，對處理器性能要求不高，只需要衛星和測量無人艇航向的慣性導航系統，不需要其他任何傳感器即可實現無人艇的動力定位。

為了實現上述目的，本發明提供一種欠驅動無人水面艇動力定位方法，所述方法包括：

根據遠程控制端的指令，獲取無人艇動力定位的期望位置、設定的動力定位半徑、實際設定的動力定位半徑，其中，實際設定的動力定位半徑小于設定的動力定位半徑；

根據無人艇上搭載的衛星和慣性導航系統，獲取無人艇當前所在的實際位置和實際航向；

根據無人艇動力定位的期望位置和無人艇當前所在的實際位置，計算無人艇的期望航向、航向偏差角、偏差距離；

當所述偏差距離不小于實際設定的動力定位半徑時，設定角度閾值，其中，角度閾值的值為0°至90°范圍內的任意值；

根據所述航向偏差角所在的范圍和預先設置的調整策略，進行航向偏差角調整，獲取調整后的航向偏差角，以使調整后的航向偏差角達到設定條件；

選取航向偏差角和偏差距離作為控制變量，采用PD控制但不限于PD控制的方法，使控制系統實時調整無人水面艇航向和航速使其駛向水面無人艇動力定位的期望位置。

優選的，所述根據所述航向偏差角所在的范圍和預先設置的調整策略，進行航向偏差角調整，獲取調整后的航向偏差角，以使調整后的航向偏差角達到設定條件的步驟，包括：

當無人艇的航向偏差角的絕對值大于角度閾值小于90°時,控制無人艇原地轉彎至航向偏差角的絕對值小于角度閾值；

當無人艇的航向偏差角的絕對值大于90°小于第一數值時，控制無人艇原地轉彎至航向偏差角的絕對值大于第一數值小于180°，其中,所述第一數值為180°與角度閾值的差值；

當無人艇的航向偏差角的絕對值小于角度閾值時，控制無人艇前進；

當無人艇的航向偏差角的絕對值大于第一數值小于180°時，控制無人艇后退。