[發明專利]一種無人船位置的模擬推算方法

在審

• 申請號: 202011299674.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112379671A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉夢佳;邵宇平;劉之佳;楊詠林;葉艷軍
• 申請（專利權）人: 四方智能（武漢）控制技術有限公司;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明公開了一種無人船位置的模擬推算方法，其通過模擬無人船推進器的推力計算實現了模擬無人船在水中的運動場景并推算無人船的位置和速度，簡化了推算過程，更便于研發人員研究無人船的運動控制，提高開發效率，可以將其應用于無人船運動仿真領域。

技術領域

本發明涉及無人船位置的模擬推算技術領域，尤其涉及一種無人船位置的模擬推算方法。

背景技術

無人船是一種無人海洋智能運載平臺，能夠應用于海上搜救、水質監測和反恐偵查等軍事和民用領域，因其可執行低成本、高效率和無人化的作業任務而受到廣泛關注。為實現無人船海上自主作業，無人船運動控制的快速性、準確性以及魯棒性亟待提高，而船舶運動數學模型是船舶運動控制研究領域的核心。為推動無人船的研發，需采用方便且快捷的船體運動模型來模擬無人船運動，因此，無人船位置的推算的對于無人船控制系統的研發至關重要。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種無人船位置的模擬推算方法，其通過模擬無人船在水中的運動場景模擬推算無人船的位置和速度，其可以應用于無人船運動仿真領域，該方法模擬了無人船推進器的推力計算，簡化了推算過程，更便于研發人員研究無人船的運動控制，提高開發效率。

本發明所采用的技術方案內容具體如下：

一種無人船位置的模擬推算方法，包括如下步驟：

S1：基于每個無人船推進器對無人船的控制命令信息，獲取每個無人船推進器的推力大小和推力方向；

S2：基于每個無人船推進器的推力大小和推力方向，獲取無人船推進器對無人船的總推力；

S3：基于無人船的模型參數和無人船相對于水流的速度，獲取無人船的水動力；

S4：基于無人船推進器對無人船的總推力和無人船的水動力，獲取無人船的位置信息。

作為上述方案的優選，所述控制命令信息包括每個無人船推進器對無人船的期望推力值、期望推力方向、最大推力值、最大推力方向、最小推力值和最小推力方向。

作為上述方案的優選，所述無人船每個推進器的推力大小為T_i，且其中：T_iexp為第i個推進器的期望推力值，T_imax為第i個推進器的最大推力值，T_imin為第i個推進器的最小推力值；

所述無人船每個推進器的推力方向為q_i，

且其中：q_iexp為第i個推進器的期望推力方向，q_imax為第i個推進器的最大推力方向，q_imin為第i個推進器的最小推力方向。

作為上述方案的優選，基于每個無人船推進器的推力大小和推力方向，獲取無人船推進器系統對無人船的總推力包括如下步驟：

S21：基于每個無人船推進器的推力大小和推力方向計算每個無人船推進器對無人船的推力，且無人船推進器對無人船的推力包括縱向推力、橫向推力和艏向推力力矩，具體為：X_i＝T_i×cos(q_i),Y_i＝-T_i×sin(q_i),N_i＝-X_i×l_yi-Y_i×l_xi，其中：X_i為第i個無人船推進器對無人船的縱向推力，Y_i為第i個無人船推進器對無人船的橫向推力，N_i為無人船推進器對無人船的艏向推力力矩，l_xi為無人船推進器的縱向力臂，l_yi為無人船的橫向力臂；