用于波浪滑翔器的实时路径导航方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于波浪滑翔器的实时路径导航方法及系统，实时路径导航方法包括：步骤S1：在行进过程中获取波浪滑翔器在当前位置的第一位置信息及目标航迹点的第二位置信息；步骤S2：根据第一位置信息及第二位置信息通过路径导航控制律获得由当前位置到目标航迹点的期望航向；步骤S3：根据波浪滑翔器在当前位置的航向及期望航向获得沿期望航向所需的舵角增量，根据舵角增量控制波浪滑翔器向目标航迹点行进。

【技术实现步骤摘要】
用于波浪滑翔器的实时路径导航方法及系统
本专利技术涉及实时路径导航领域，特别涉及一种用于波浪滑翔器的实时路径导航方法及系统。
技术介绍
在海气界面观测中，波浪能滑翔器是一款能够完全借助自然能源长周期运行的波浪驱动、太阳能供电海洋移动平台。波浪滑翔器是一种欠驱动非线性系统，系统控制输入量少于输出量，其控制运动具有耦合性，波浪滑翔器在海洋中受到时变的风浪流等环境干扰，其系统具有时延性和滞后性，其水动力系数具有不确定性，波浪滑翔器在海面上一直处于运动状态，但难以在按照预期路径行进。因此，如何设计精确可靠的波浪滑翔器的实时路径导航方法及系统，以满足在实际工程中对路径导航的应用是波浪能滑翔器控制领域发展的必由之路。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种用于波浪滑翔器的实时路径导航方法，其中，包括：步骤S1：在行进过程中获取波浪滑翔器在当前位置的第一位置信息及目标航迹点的第二位置信息；步骤S2：根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过路径导航控制律获得由所述当前位置到所述目标航迹点的期望航向；步骤S3：根据所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向及所述期望航向获得沿所述期望航向所需的舵角增量，根据所述舵角增量控制所述波浪滑翔器向所述目标航迹点行进。上述的实时路径导航方法，其中，还包括：步骤S4：根据所述第一位置信息及所述第二位置信息实时判断所述波浪滑翔器是否到达所述目标航迹点。上述的实时路径导航方法，其中，所述步骤S1中，所述第一位置信息包括所述波浪滑翔器的经度及纬度，所述第二位置信息包括所述目标航迹点的经度及纬度。上述的实时路径导航方法，其中，所述步骤S2中根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过高斯大地主题反解视向跟踪算法获得由所述当前位置到所述目标航迹点的距离及期望航向角。上述的实时路径导航方法，其中，所述步骤S3中包括：步骤S31：获取所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向角；步骤S32：根据所述当前位置的航向角、到所述目标航迹点的距离以及期望航向角通过GBPID算法获得恢复到期望航向所需的舵机转角的所述舵角增量；步骤S33：根据当前的舵角以及所述舵角增量获得打舵角度，通过调节打舵角度控制所述波浪滑翔器执行打舵动作，从而向所述目标航迹点行进。上述的实时路径导航方法，其中，所述步骤S33中还包括：根据舵角增量范围对所述舵角增量进行判断，当所述舵角增量超出所述舵角增量范围时，根据当前的舵角以及所述舵角增量获得打舵角度，通过调节打舵角度控制所述波浪滑翔器执行打舵动作。本专利技术还提供一种用于波浪滑翔器的实时路径导航系统，其中，包括：第一位置信息获得单元，在行进过程中获取波浪滑翔器在当前位置的第一位置信息；第二位置信息获得单元，获取所述波浪滑翔器的目标航迹点的第二位置信息；期望航向获得单元，根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过路径导航控制律获得由所述当前位置到所述目标航迹点的期望航向；控制单元，根据所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向及所述期望航向获得沿所述期望航向所需的舵角增量，根据所述舵角增量控制所述波浪滑翔器向所述目标航迹点行进。上述的实时路径导航系统，其中，还包括：判断单元，根据所述第一位置信息及所述第二位置信息实时判断所述波浪滑翔器是否到达所述目标航迹点。上述的实时路径导航系统，其中，所述第一位置信息包括所述波浪滑翔器的经度及纬度，所述第二位置信息包括所述目标航迹点的经度及纬度。上述的实时路径导航系统，其中，所述期望航向获得单元根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过高斯大地主题反解视向跟踪算法获得由所述当前位置到所述目标航迹点的距离及期望航向角。上述的实时路径导航系统，其中，所述控制单元包括：航向角获得模块，获取所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向角；计算模块，根据所述当前位置的航向角、到所述目标航迹点的距离以及期望航向角通过GBPID算法获得恢复到期望航向所需的舵机转角的所述舵角增量；主控模块，根据当前的舵角以及所述舵角增量获得打舵角度，通过调节打舵角度控制所述波浪滑翔器执行打舵动作，从而向所述目标航迹点行进。上述的实时路径导航系统，其中，所述主控模块根据舵角增量范围对所述舵角增量进行判断，当所述舵角增量超出所述舵角增量范围时，根据当前的舵角以及所述舵角增量获得打舵角度，通过调节打舵角度控制所述波浪滑翔器执行打舵动作。综上所述，本专利技术相对于现有技术其功效在于：提供一种用于波浪滑翔器的实时路径导航方法及系统，以满足在实际工程中波浪滑翔对路径导航的应用，从而进一步提高波浪能滑翔器实时路径跟踪的的可靠性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实时路径导航方法的流程图；图2为图1中步骤S3的流程图；图3为本专利技术实时路径导航系统的结构示意图。其中，附图标记为；第一位置信息获得单元：11；第二位置信息获得单元：12；期望航向获得单元：13；控制单元：14；航向角获得模块：141；计算模块：142；主控模块：143；判断单元：15。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”。请参照图1，图1为本专利技术实时路径导航方法的流程图。如图1所示，本专利技术实时路径导航方法包括：步骤S1：在行进过程中获取波浪滑翔器在当前位置的第一位置信息及目标航迹点的第二位置信息；其中，所述第一位置信息包括所述波浪滑翔器的经度及纬度，所述第二位置信息包括所述目标航迹点的经度及纬度。在本实施例中，在波浪滑翔器的行进过程中通过北斗通信单元实时定位获取波浪滑翔器的经度及纬度，通过波浪滑翔器的航迹点数据库获取目标航迹点的经度及纬度，具体地说，北斗通信单元设置于波浪滑翔器的浮体船上，以每秒一次的频率实时定位获取波浪滑翔器的经度及纬度，以每小时6次的频率与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于波浪滑翔器的实时路径导航方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：在行进过程中获取波浪滑翔器在当前位置的第一位置信息及目标航迹点的第二位置信息；/n步骤S2：根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过路径导航控制律获得由所述当前位置到所述目标航迹点的期望航向；/n步骤S3：根据所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向及所述期望航向获得沿所述期望航向所需的舵角增量，根据所述舵角增量控制所述波浪滑翔器向所述目标航迹点行进。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于波浪滑翔器的实时路径导航方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在行进过程中获取波浪滑翔器在当前位置的第一位置信息及目标航迹点的第二位置信息；
步骤S2：根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过路径导航控制律获得由所述当前位置到所述目标航迹点的期望航向；
步骤S3：根据所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向及所述期望航向获得沿所述期望航向所需的舵角增量，根据所述舵角增量控制所述波浪滑翔器向所述目标航迹点行进。


2.如权利要求1所述的实时路径导航方法，其特征在于，还包括：
步骤S4：根据所述第一位置信息及所述第二位置信息实时判断所述波浪滑翔器是否到达所述目标航迹点。


3.如权利要求1或2所述的实时路径导航方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一位置信息包括所述波浪滑翔器的经度及纬度，所述第二位置信息包括所述目标航迹点的经度及纬度。


4.如权利要求3所述的实时路径导航方法，其特征在于，所述步骤S2中根据所述第一位置信息及所述第二位置信息通过高斯大地主题反解视向跟踪算法获得由所述当前位置到所述目标航迹点的距离及期望航向角。


5.如权利要求4所述的实时路径导航方法，其特征在于，所述步骤S3中包括：
步骤S31：获取所述波浪滑翔器在所述当前位置的航向角；
步骤S32：根据所述当前位置的航向角、到所述目标航迹点的距离以及期望航向角通过GBPID算法获得恢复到期望航向所需的舵机转角的所述舵角增量；
步骤S33：根据当前的舵角以及所述舵角增量获得打舵角度，通过调节打舵角度控制所述波浪滑翔器执行打舵动作，从而向所述目标航迹点行进。


6.如权利要求5所述的实时路径导航方法，其特征在于，所述步骤S33中还包括：根据舵角增量范围对所述舵角增量进行判断，当所述舵角增量超出所述舵角增量范围时，根据当前的舵角以及所述舵角增量获得打舵角度，通过调节打舵角度控制所述波浪滑翔器执行打舵动作。


7.一种用于波浪...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀军，桑宏强，周莹，
申请(专利权)人：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：发明
国别省市：山东;37