本发明专利技术公开了一种双体无人船的定点返航调控方法及装置，所述方法包括：当确定无人船偏离定点位置时，分别计算无人船的返航控制参数，以及应对环境扰动的补偿控制参数；基于所述返航控制参数和所述补偿控制参数控制无人船返回至定点位置。本发明专利技术可以在确定无人船出现偏移时，实时计算返航所需的控制参数以及可应对环境扰动的返航补偿参数，基于两个参数实时控制无人船移动，使无人船能快速返回其定位点，以减少环境扰动影响对返航的影响，使得无人船可以平稳地返航至定点位置，也可以避免返航过程中出现多条调整航线的问题，以缩短调控耗时，提高调控的效率。提高调控的效率。提高调控的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种双体无人船的定点返航调控方法及装置
[0001]本专利技术涉及无人船控制的
，尤其涉及一种双体无人船的定点返航调控方法及装置。
技术介绍
[0002]无人船是一种具备自主航行或远程遥控功能以实现正常航行、操纵及作业的水面航行器，可通过搭载各种任务载荷执行指定任务，由于其具有操作安全、高效节能、成本低等优点，被广泛应用于水域自动化作业领域。
[0003]由于无人船的在水中容易受到各种不稳定的因素影响(例如风、浪、流的扰动)，导致无人船在定点停泊时容易出现偏离的现象，使得无人船逐渐远离其目标位置点或其当前的定位点。为了让无人船固定停泊在特定的位置，目前常用的方法是：当发现无人船出现偏移时，确定无人船的当前位置点，然后基于当前位置点和目标位置点(或目标定位点)重新规划行驶线路，供无人船航行至目标定位点。
[0004]但目前常用的方法有如下技术问题：虽然重新纠正航线让无人船行驶，但无人船返航的过程中仍然可能受到各种不稳定因素影响而使无人船再次偏离其航线而无法航行至定点位置，进而需要多次重复为无人船规划新的行驶路线，不但增加了纠正的工作量和数据处理量，而且航线规划和调整的效率低，增加了航行的耗时。
技术实现思路
[0005]本专利技术提出一种双体无人船的定点返航调控方法及装置，所述方法可以在确定无人船出现偏移时，实时计算返航所需的控制参数以及可应对环境扰动的返航补偿参数，基于两个参数实时控制无人船移动，使无人船能快速返回其定位点，以减少环境扰动影响对返航的影响，并缩短调控耗时，提高调控的效率。
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供了一种双体无人船的定点返航调控方法，所述方法包括：
[0007]当确定无人船偏离定点位置时，分别计算无人船的返航控制参数，以及应对环境扰动的补偿控制参数；
[0008]基于所述返航控制参数和所述补偿控制参数控制无人船返回至定点位置。
[0009]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述返航控制参数包括返航速率值和返航角度值；
[0010]所述返航控制参数的计算操作具体为：
[0011]分别获取无人船的当前位置和偏离角度值；
[0012]计算无人船的当前位置与定点位置之间的位置距离值；
[0013]基于所述位置距离值与定点保持容差半径值的差值计算返航速率值；
[0014]基于所述偏离角度值计算航向角度值。
[0015]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述偏离角度值的计算操作具体为：
[0016]分别获取当前位置的经度和纬度，以及定点位置的经度和纬度；
[0017]基于所述当前位置的经度和纬度，以及所述定点位置的经度和纬度计算偏离角度值。
[0018]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述补偿控制参数包括补偿速率值和补偿角度值；
[0019]所述补偿控制参数的计算参照具体为：
[0020]分别获取实时状态参数和历史状态参数；
[0021]利用所述历史状态参数与预设的第一扰动参数构建状态方程，利用所述实时状态参数与预设的第二扰动参数构建观测方程；
[0022]调用预设的卡尔曼滤波器对所述状态方程和所述观测方程进行估算，分别得到补偿速率值和补偿艏向角度值；
[0023]其中，预设的卡尔曼滤波器设有噪声统计时变估值器，所述预设的卡尔曼滤波器是以无人船的历史状态参数以及第一扰动参数作为状态变量，以无人船的实时测量状态参数以及第二扰动参数作为测量变量，搭建的卡尔曼滤波模型。
[0024]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述调用预设的卡尔曼滤波器对所述状态方程和所述观测方程进行估算，分别得到补偿速率值和补偿艏向角度值，包括：
[0025]将所述状态方程和所述观测方程代入预设的卡尔曼滤波器，由预设的卡尔曼滤波器调用噪声统计时变估值器根据统计的噪声进行评估，得到评估参数；
[0026]利用所述评估参数构建动力学方程；
[0027]对所述动力学方程进行逆动力学求解，分别得到补偿速率值和补偿艏向角度值。
[0028]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述利用所述评估参数构建动力学方程，包括：
[0029]将所述评估参数加入预设的动力学模型中，并求解动力学方程；
[0030]所述预设的动力学模型是基于双体无人船的位置坐标系与一阶线性响应模型构建得到；
[0031]所述动力学模型如下式所示：
[0032][0033][0034]上式中，δ为输入舵角，r为无人船的首摇速度值，K
r
和T
r
分别为船舶操纵指数；a和b为水面无人船的速度方程参数，u为无人船的航行速度，ε为油门输入值。
[0035]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述返航控制参数和所述补偿控制参数控制无人船返回至定点位置，包括：
[0036]采用所述返航控制参数和所述补偿控制参数分别计算期望航向值和期望速度值；
[0037]基于所述期望航向值和期望速度值计算无人船推进器的推力参数；
[0038]按照所述推力参数控制无人船返回至定点位置。
[0039]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述推力参数，包括：左油门量和右油门量；
[0040]所述左油门量的计算如下式所示：
[0041][0042]所述右油门量的计算如下式所示：
[0043][0044]上式中，T
left
为左油门量，T
right
为右油门量，k1和k2为动力分配比例因子，thrust是与所述期望速度值等效的虚拟推力，rudder是与所述期望航向值等效的虚拟舵量，其中，
[0045][0046]r为定点保持容差半径值，d为位置距离值，为偏离角度值。
[0047]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述确定无人船偏离定点位置，具体为：
[0048]计算无人船的当前位置与定点位置之间的位置距离值；
[0049]若所述位置距离值大于定点保持容差半径值，则确定无人船偏离定点位置；
[0050]若所述位置距离值小于定点保持容差半径值，则确定无人船未偏离定点位置。
[0051]本专利技术实施例的第二方面提供了一种双体无人船的定点返航调控装置，所述装置包括：
[0052]计算模块，用于当确定无人船偏离定点位置时，分别计算无人船的返航控制参数，以及应对环境扰动的补偿控制参数；
[0053]调控模块，用于基于所述返航控制参数和所述补偿控制参数控制无人船返回至定点位置。
[0054]相比于现有技术，本专利技术实施例提供的一种双体无人船的定点返航调控方法及装置，其有益效果在于：本专利技术可以在确定无人船出现偏移时，实时计算返航所需的控制参数以及可应对环境扰动的返航补偿参数，基于两个参数实时控制无人船移动，使无人船能快速返回其目标位置点，以减少环境扰动影响对返航的影响，使得无人船可以平稳地返航至定点位置，也可以避免返本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双体无人船的定点返航调控方法，其特征在于，所述方法包括：当确定无人船偏离定点位置时，分别计算无人船的返航控制参数，以及应对环境扰动的补偿控制参数；基于所述返航控制参数和所述补偿控制参数控制无人船返回至定点位置。2.根据权利要求1所述的双体无人船的定点返航调控方法，其特征在于，所述返航控制参数包括返航速率值和返航角度值；所述返航控制参数的计算操作具体为：分别获取无人船的当前位置和偏离角度值；计算无人船的当前位置与定点位置之间的位置距离值；基于所述位置距离值与定点保持容差半径值的差值计算返航速率值；基于所述偏离角度值计算航向角度值。3.根据权利要求2所述的双体无人船的定点返航调控方法，其特征在于，所述偏离角度值的计算操作具体为：分别获取当前位置的经度和纬度，以及定点位置的经度和纬度；基于所述当前位置的经度和纬度，以及所述定点位置的经度和纬度计算偏离角度值。4.根据权利要求1所述的双体无人船的定点返航调控方法，其特征在于，所述补偿控制参数包括补偿速率值和补偿角度值；所述补偿控制参数的计算参照具体为：分别获取实时状态参数和历史状态参数；利用所述历史状态参数与预设的第一扰动参数构建状态方程，利用所述实时状态参数与预设的第二扰动参数构建观测方程；调用预设的卡尔曼滤波器对所述状态方程和所述观测方程进行估算，分别得到补偿速率值和补偿艏向角度值；其中，预设的卡尔曼滤波器设有噪声统计时变估值器，所述预设的卡尔曼滤波器是以无人船的历史状态参数以及第一扰动参数作为状态变量，以无人船的实时测量状态参数以及第二扰动参数作为测量变量，搭建的卡尔曼滤波模型。5.根据权利要求4所述的双体无人船的定点返航调控方法，其特征在于，所述调用预设的卡尔曼滤波器对所述状态方程和所述观测方程进行估算，分别得到补偿速率值和补偿艏向角度值，包括：将所述状态方程和所述观测方程代入预设的卡尔曼滤波器，由预设的卡尔曼滤波器调用噪声统计时变估值器根据统计的噪声进行评估，得到评估参数；利用所述评估参数构建动力学方程；对所述动力学方程进行逆动力学求解，分别得到补偿速率值和补偿艏向角度值。6.根据权利要求5所述的双体无人船的定点返航调控方法，其特征在于，所述利用所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊峰，肖金超，夏豪云，苑明哲，刘继海，
申请(专利权)人：广州工业智能研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。