一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法及无人艇技术

技术编号:38544643 阅读:26 留言:0更新日期:2023-08-22 20:54
本发明专利技术公开了一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法及无人艇,该方法包括:分段式航速控制方法,即将航速控制分为三个阶段:第一阶段是快速响应阶段,控制无人艇快速到达期望航速附近;第二阶段是航速镇定阶段,保持油门值一段时间;第三阶段是步进式微调阶段,对油门进行微调,达到期望航速;航向控制方法,即根据无人艇当前航向和期望航向,计算得到无人艇的舵角控制值;基于预瞄点的期望航向生成方法,即得到期望航向;最后基于分段式航速控制方法控制无人艇的航速;基于预瞄点的期望航向生成方法得到期望航向,再基于航向控制方法计算得到无人艇的舵角控制值,控制无人艇的航向。本发明专利技术能够使无人艇快速达到期望航速并实现期望路径的跟踪。路径的跟踪。路径的跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法及无人艇


[0001]本专利技术属于水面无人艇航行控制
,具体涉及一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法及无人艇。

技术介绍

[0002]水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)作为一种可替代有人舰艇完成枯燥、危险任务的作战单元,受到了越来越多的重视。无人艇以其出色的机动性、隐身性,肩负起了执行多种任务的使命。对于无人艇来说,其最基本的功能就是进行航路循迹,这也是无人艇在完成巡逻、扫海、查证等使命任务中的最基础的航行动作。无人艇在实际使用时,受风浪流等外界因素的影响,其航速与航迹会和期望值有较大的偏差,或出现振荡现象,本专利技术针对此问题设计了一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法及无人艇,可以实现控制无人艇完成精准的航速和航迹控制。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于,提供一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法及无人艇,使无人艇能够在一定风浪流等外界干扰下,控制无人艇快速达到期望航速并实现期望路径的跟踪。
[0004]本专利技术的技术方案如下:
[0本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳定航速的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,该方法包括:(1)分段式航速控制方法将航速控制分为三个阶段:第一阶段是快速响应阶段,依据无人艇的期望航速以及无人艇的航速油门模型曲线,得到油门值,控制无人艇快速到达期望航速附近;第二阶段是航速镇定阶段,无人艇到达期望航速附近后,保持该油门值一段时间;第三阶段是步进式微调阶段,完成快速响应和航速镇定后,根据无人艇当前航速与期望航速的航速差对油门进行微调,使无人艇达到期望航速;(2)航向控制方法根据无人艇当前航向和期望航向,计算得到无人艇的舵角控制值;(3)基于预瞄点的期望航向生成方法获取预瞄点采样距离,对无人艇路径进行线性插值采样,每隔一个采样距离生成一个采样点,当该采样点到路径终点的距离不足一个采样距离时,则将路径终点作为最后一个路径采样点,生成一段新的路径点集;在生成的路径点集中,找到与无人艇当前位置最近的一个点,以最近的一个点的下一个路径点为预瞄点,如果最近点为路径终点,则以路径终点作为预瞄点,计算当前位置与预瞄点之间的航向角度,得到期望航向;基于分段式航速控制方法控制无人艇的航速;基于预瞄点的期望航向生成方法得到期望航向,再基于航向控制方法计算得到无人艇的舵角控制值,控制无人艇的航向。2.根据权利要求1所述的稳定航速的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,无人艇的航速油门模型曲线的获取方法包括:将无人艇的油门值分成n

1个区间段,对应获得一个包含n个元素的油门值的数组M
A
[n];在静水中,将无人艇油门置为M
A
()(=1,

,n),待航速稳定后,记录该油门下的航速值M
S
(),从而得到航速值数组M
S
[];M
S
()则为对应油门值为M
A
()下的静水航速;对M
A
[n]和M
S
[]中的元素进行m阶的分段拟合,得到该无人艇对应的航速油门模型曲线。3.根据权利要求2所述的稳定航速的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,无人艇的油门值从0%到100%,n为11,m为1。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:钊毅朱奇舸袁康益唐李军岳林
申请(专利权)人:中国舰船研究设计中心
类型:发明
国别省市:

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