[发明专利]一种无人船航向控制方法及无人船

说明书

本发明涉及船舶技术领域，提供了一种无人船航向控制方法及无人船；通过计算无人船安全通过障碍区域的安全航向角度集合，获取无人船下一时刻航向转变角度集合，无人船根据下一时刻航向转变角度集合内的角度对无人船航向进行控制，由于航向控制角度位于安全航行区间范围内，具有角度盈余，避免频繁调整航向角度，降低无人船能耗；且由于安全航向角度是一个集合，只要无人船航行角度在集合范围内，就无需反复计算，降低计算资源占用率。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，更具体地说，是涉及一种无人船航向控制方法及无人船。

背景技术

近年来，无人船因其自动化程度高、机动性强、抗干扰能力强等优势被广泛应用于反潜、海洋环境监测、自主定位监控、海上搜救等军事和民用领域，有效避免了人为因素和恶劣天气原因的影响，大大提高了工作效率，因而具有广泛的应用前景。

目前，无人船的自主航行一直是智能船舶控制领域研究的热点，而航向控制是实现无人船智能自主航行的关键技术问题之一。当无人船航行遇到障碍物时，需要根据获取的障碍物数据，对无人船的航向进行精准控制，实时调整；无人船的航向调整频繁，需要频繁进行计算，占用大量计算资源以及无人船能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人船航向控制方法及无人船，通过计算无人船安全通过障碍区域的安全航向角度集合，获取无人船下一时刻航向转变角度集合，无人船根据下一时刻航向转变角度集合内的角度对无人船航向进行控制，由于航向控制角度位于安全航行区间范围内，具有角度盈余，避免频繁调整航向角度，降低无人船能耗；且由于安全航向角度是一个集合，只要无人船航行角度在集合范围内，就无需反复计算，降低计算资源占用率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

确定无人船航路上具有障碍物；确定无人船实际通过障碍物区域时的通行航向角度，以及无人船安全通过通过障碍物区域的安全航向角度集合；确定所述通行航向角度是否在所述安全航向角度集合内；若所述通行航向角度不在所述安全航向角度集合内，则计算无人船下一时刻航向转变角度集合；通知无人船根据所述下一时刻航向转变角度集合内的角度对无人船航向进行控制。

通过计算无人船安全通过障碍区域的安全航向角度集合，获取无人船下一时刻航向转变角度集合，无人船根据下一时刻航向转变角度集合内的角度对无人船航向进行控制，由于航向控制角度位于安全航行区间范围内，具有角度盈余，避免频繁调整航向角度，降低无人船能耗；且由于安全航向角度是一个集合，只要无人船航行角度在集合范围内，就无需反复计算，降低计算资源占用率。

进一步地，获取所述无人船的实时航向角度，无人船的实时航行速度，以及气象信息，确定无人船通过障碍物区域时的通行航向角度。

进一步地，根据所述安全航向角度集合内最小安全航向角度，所述无人船通行航向角度，计算第一航向角度差值，将所述第一航向角度差值作为无人船下一时刻航向转变角度集合下限；根据所述安全航向角度集合内最大安全航向角度，所述无人船通行航向角度，计算第二航向角度差值，将所述第二航向角度差值作为无人船下一时刻航向转变角度集合上限。

无人船航行航向易受气象信息影响，通过气象信息计算无人船通过障碍物区域时的通行航向角度，使无人船的航向控制更准确。

进一步地，确定规避所述障碍物安全通过的最小安全距离半径，以及无人船允许偏航的最大距离；无人船通过所述最小安全距离半径对应圆周的切线角度，为所述安全航向角度集合中航向角度下限；所述无人船允许偏航的最大距离作为半径对应的圆周的切线角度，为所述安全航向角度集合中航向角度上限。

根据无人船允许偏航的最大距离确定安全航向角度集合中航向角度上限，既能满足无人船安全规避障碍的需求，也能满足无人船不偏航的需求。