无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端技术方案

本发明专利技术公开了一种无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端，其中，所述无人艇路径跟踪控制方法包括以下步骤：创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型；基于所述数学模型和虚拟点跟踪原理生成所述无人艇的位置跟踪误差；基于所述数学模型和视线法原理创建自适应视线法制导律；根据所述位置跟踪误差和所述制导律引导所述无人艇对期望路径进行跟踪。本发明专利技术提供的无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端的路径跟踪精度高、且能跟踪曲线路径。

【技术实现步骤摘要】
无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端
本专利技术涉及无人艇航行控制
，尤其涉及一种无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端。
技术介绍
无人艇(unmannedsurfacevessel，简称USV)被广泛地应用于海洋生产活动中，尤其是在海洋资源调查、水质监测与采样、环卫等方面具有突出的优势。海洋中航行的无人艇常常会受到来自海流等环境力的扰动，这对无人艇的路径跟踪控制精度会产生极大影响，但是现有的无人艇的路径跟踪控制方案均没有考虑海流环境力对无人艇路径跟踪控制的影响，且难以直接对无人艇任意曲线路径进行跟踪控制。因此急需提出一种能有效补偿海流干扰力的无人艇路径跟踪控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端，用以解决现有无人艇路径跟踪控制方法精度低、跟踪路径受限的难题。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供一种无人艇路径跟踪控制方法，包括以下步骤：创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型；基于所述数学模型和虚拟点跟踪原理生成所述无人艇的位置跟踪误差；基于所述数学模型和视线法原理创建自适应视线法制导律；根据所述位置跟踪误差和所述制导律引导所述无人艇对期望路径进行跟踪。本专利技术的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。优选的，其中，所述创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型的步骤包括以下步骤：获取所述无人艇的第一目标信息；获取所述海流的速度信息；基于所述第一目标信息和所述速度信息创建所述数学模型。优选的，其中，所述基于所述数学模型和虚拟点跟踪原理生成所述无人艇的位置跟踪误差的步骤包括以下步骤：在所述期望路径上创建虚拟航路点；获取所述虚拟航路点的目标位置信息和所述期望路径的第二目标信息；基于所述目标位置信息和所述第二目标信息创建位置跟踪误差方程；根据所述第一目标信息、所述第二目标信息和所述位置跟踪误差方程生成所述位置跟踪误差。优选的，其中，所述基于所述数学模型和视线法原理创建自适应视线法制导律的步骤包括以下步骤：基于所述海流的速度信息生成补偿值；基于所述第二目标信息生成可变前视距离；基于所述补偿值、所述可变前视距离和所述位置跟踪误差生成自适应视线法引导角；基于所述引导角、所述第一目标信息和所述第二目标信息生成期望艏向角。优选的，其中，所述根据所述位置跟踪误差和所述制导律引导所述无人艇对期望路径进行跟踪的步骤包括以下步骤：基于径向基函数神经网络技术原理分别创建艏向控制器与速度控制器；根据所述艏向控制器和所述期望艏向角调整所述无人艇的转艏运动；根据所述速度控制器和期望纵向加速度调整所述无人艇的纵向速度。优选的，其中，所述径向基函数神经网络技术原理中的径向函数为高斯函数。优选的，其中，所述径向基函数神经网络技术原理中的神经网络权值向量自适应更新率根据所述第一目标信息中的三自由速度信息生成。本专利技术的目的还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种系统，其中包括：执行任意一项前述的无人艇路径跟踪控制方法的步骤的模块。本专利技术的目的还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述存储介质是计算机可读存储介质，且所述程序被执行时实现任意一项前述的无人艇路径跟踪控制方法。本专利技术的目的还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现任意一项前述的无人艇路径跟踪控制方法。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本专利技术提出的无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端至少具有下列优点及有益效果：1、创建无人艇相对速度运动数学模型时考虑了海流的干扰，从而能够对海流漂移力进行有效补偿，进而提高路径跟踪控制精度；2、通过视线法原理创建制导律，并在可变前视距离中考虑期望路径的部分第二目标信息的影响，能够实现无人艇对任意曲线路径的跟踪控制，从而提高了其适用性、扩大了其使用范围；3、使用径向基函数神经网络技术原理分别创建艏向控制器和速度控制器，从而解决了无人艇的模型不确定性问题，提高了其控制系统的鲁棒性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的流程框图；图2是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的流程框图；图3是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的流程框图；图4是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的流程框图；图5是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的流程框图；图6是本专利技术一个实施例的终端的结构框图；图7是本专利技术中无人艇在大地坐标系下的示意图；图8是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的仿真示意图。附图标记与说明：10000、终端；11000、存储器；11100、计算机程序；12000、处理器；{B}、艇体坐标系；{E}、大地坐标系；Vc、海流合速度；βc、夹角；ψ、艏向角；u、海流速度；v、海流速度；Vcx、海流速度分量；Vcy、海流速度分量；uc、海流速度分量；vc、海流速度分量；θ、侧滑角。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。虽然每个实施例代表了申请步骤的单一组合，但是本专利技术不同实施例的步骤可以替换，或者合并组合，因此本专利技术也可认为包含记载的相同和/或不同实施例中步骤的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含步骤A、B、C，另一个实施例包含步骤B和D的组合，那么本专利技术也视为包括含有A、B、C、D的一个或多个步骤的所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。实施方式一下面将结合附图，对本专利技术实施例提供的一种无人艇路径跟踪控制方法进行详细介绍。图1至图5是本专利技术一个实施例的无人艇路径跟踪控制方法的流程框图。具体的，请参阅图1，本专利技术示例的无人艇路径跟踪控制方法主要包括以下步骤：S1：创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型在一些实施例中，请参见图2，步骤S1：创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型；/n基于所述数学模型和虚拟点跟踪原理生成所述无人艇的位置跟踪误差；/n基于所述数学模型和视线法原理创建自适应视线法制导律；/n根据所述位置跟踪误差和所述制导律引导所述无人艇对期望路径进行跟踪。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型；
基于所述数学模型和虚拟点跟踪原理生成所述无人艇的位置跟踪误差；
基于所述数学模型和视线法原理创建自适应视线法制导律；
根据所述位置跟踪误差和所述制导律引导所述无人艇对期望路径进行跟踪。


2.根据权利要求1所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述创建无人艇在海流干扰状态下的相对速度运动数学模型的步骤包括以下步骤：
获取所述无人艇的第一目标信息；
获取所述海流的速度信息；
基于所述第一目标信息和所述速度信息创建所述数学模型。


3.根据权利要求2所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述基于所述数学模型和虚拟点跟踪原理生成所述无人艇的位置跟踪误差的步骤包括以下步骤：
在所述期望路径上创建虚拟航路点；
获取所述虚拟航路点的目标位置信息和所述期望路径的第二目标信息；
基于所述目标位置信息和所述第二目标信息创建位置跟踪误差方程；
根据所述第一目标信息、所述第二目标信息和所述位置跟踪误差方程生成所述位置跟踪误差。


4.根据权利要求3所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述基于所述数学模型和视线法原理创建自适应视线法制导律的步骤包括以下步骤：
基于所述海流的速度信息生成补偿值；
基于所述第二目标信息生成可变前视距离；
基于所述补偿值、所述可变前视距离和所述位置跟踪误差生成自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾江峰，谢杨柳，王千一，刘星辰，胥凤驰，董钉，马向峰，郭晓晔，王伟，李哲，梁旭，韩玮，骆福宇，
申请(专利权)人：中国船舶工业系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11