[发明专利]一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法

说明书

本发明提供一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法，通过电磁罗经获取动力浮标的实时航行信息，根据实时航行信息判断动力浮标的位置，若未到达规划航迹点，则运行基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制，若到达规划航迹点并且未到达最后一个规划航迹点，则切换规划航迹点，计算下一规划航迹段的提前转向距离并开始下一规划航迹段的航迹控制，到达最后一个规划航迹点完成航迹控制任务。本发明能有效控制动力浮标的航行轨迹，提高航行的安全性；利用动力浮标的航迹偏差距离计算目标航向，计算方法更加简单，在动力浮标逼近规划航迹线时，对方向舵的控制更加平缓，有利于延长舵机的使用寿命；在航迹段切换时，减小了航迹控制过程中的外漂距离。

技术领域

本发明属于船舶航迹控制技术领域，具体涉及一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法。

背景技术

动力浮标是一种不需要锚泊固定、可以实现自主移动和定点停留的浮标。因此动力浮标与系泊式浮标相比拥有较为复杂的控制电路，能够实时水面监控站的控制指令并按照指令执行机动任务。动力浮标采用锂电池供电，每次执行任务时所携带的动力能源有限。航迹控制技术作为实现动力浮标智能化的核心技术，在相同的航行条件下，可以减小航向偏差，缩短航行时间和航行距离，提高工作效率，减小不必要的能量损耗，能够对动力浮标的航行轨迹进行精准科学的控制，大大提高动力浮标航行的安全性，延长动力浮标的工作时长。

哈尔滨工程大学徐健等在申请号为201710129802.6的专利中给出了一种动力浮标的自守位控制方法，并对该方法进行了详细阐述，但该方法不适用于动力浮标的航迹控制，当动力浮标进行长距离机动时，效率较低。

经典的导弹制导方法有LOS制导方法(Line-of-Sight)，又称“视线”制导方法。文献《P ath following of underactuated marine surface vessels using line-of-sight based model predic tive control》中将LOS制导方法应用于船舶航迹保持控制领域中来。该文应用LOS方法实现船舶的航迹保持，首先该方法在航路段上假定出一个追踪的目标，然后沿着船舶和假定出的追踪目标的连线方向中两个相邻的航路点，船舶沿着两个相邻航路点确定的计划航线航行。追踪目标与船舶中心的连线即“视线”，此“视线”与水平坐标的夹角就是船舶期望航向，船舶按此期望航向航行就能实现轨迹跟踪控制。但该方法控制器的复杂度较高，对于舵机损耗较大。

本发明设计了一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法，提高了动力浮标的控制精度和控制效率。以LOS方法的控制思想为基础设计动力浮标的航迹控制器，采用间接航迹跟踪控制器中的航向控制与航迹控制相互分离，航向控制器则使用PID控制方法实现。为进一步简化航迹控制器的复杂度，将航速控制从航迹控制器中分离出去，对航速单独做闭环控制，控制方法使用PID控制方法。该方法通过利用动力浮标航行过程中的航迹偏差距离计算目标航向的方法，使得动力浮标的航迹控制精度更高。可控制动力浮标跟踪设定的直线航迹段，且舵角变化平缓，有利于延长舵机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制方法，具体的实现步骤如下：

步骤1.电磁罗经获取动力浮标的实时航行信息，电磁罗经安装在动力浮标上，且动力浮标在已设定航迹点的路径上沿某一直线航迹段航行；

步骤2.根据实时航行信息判断动力浮标的位置，未到达规划航迹点，运行基于航迹偏差距离的动力浮标航迹控制；

步骤3.根据实时航行信息判断动力浮标的位置，到达规划航迹点并且未到达最后一个规划航迹点，则切换规划航迹点，计算下一规划航迹段的提前转向距离并开始下一规划航迹段的航迹控制；

步骤4.重复步骤2～步骤3直至到达最后一个规划航迹点完成航迹控制任务。