[发明专利]一种欠驱动无人水面艇动力定位方法

说明书

本发明公开了一种欠驱动无人水面艇动力定位方法，包括：根据远程控制端的指令，获取无人艇动力定位的期望位置、设定的动力定位半径、实际设定的动力定位半径，其中，实际设定的动力定位半径小于设定的动力定位半径；根据无人艇上搭载的卫星和惯性导航系统，获取无人艇当前所在的实际位置和实际航向；根据无人艇动力定位的期望位置和无人艇当前所在的实际位置，计算无人艇的期望航向、航向偏差角、偏差距离；当所述偏差距离不小于实际设定的动力定位半径时，设定角度阈值，进行航向偏差角调整，以使调整后的航向偏差角达到设定条件。应用本发明实施例，计算量小，对处理器性能要求不高，实现成本较低，易于实现和大规模应用。

技术领域

本发明涉及无人艇技术领域，尤其涉及一种欠驱动无人水面艇动力定位方法。

背景技术

在传统航海领域中为了使船舶在海洋中保持特定的位置，“锚”是广为采用的一种简便方法。然而，当水深超过600米时锚泊方法的成本和可行性都变得较为复杂，而且新型无人船都是无“锚”设计。无人艇在执行海洋环境监测，海洋测绘等任务时经常需要定点作业，然而由于风浪流的影响，无人水面艇难以进行定点作业，所以水面环境的复杂性和现实需要的迫切性使得无人艇的动力定位技术成为无人艇研究领域中一个热点，由于通常无人艇并不配置横向推动器，属欠驱动控制，在低速运动状态下无人艇的操纵性能相对较差，难以实现对艇的镇定控制。在实际应用中实现成本是一个必须要考虑的问题，特别是当需要对水面其他平台，如集群浮标的动力定位。因此针对上述问题急需出现一种成本较低，稳定可靠，计算量小，并且可以大规模应用的动力定位方法。基于这样的需求本发明提出一种欠驱动无人水面艇动力定位方法。该方法计算量小，对处理器性能要求不高，只需要卫星和测量无人艇航向的惯性导航系统，不需要其他任何传感器即可实现无人艇的动力定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种欠驱动无人水面艇动力定位方法，该方法计算量小，对处理器性能要求不高，只需要卫星和测量无人艇航向的惯性导航系统，不需要其他任何传感器即可实现无人艇的动力定位。

为了实现上述目的，本发明提供一种欠驱动无人水面艇动力定位方法，所述方法包括：

根据远程控制端的指令，获取无人艇动力定位的期望位置、设定的动力定位半径、实际设定的动力定位半径，其中，实际设定的动力定位半径小于设定的动力定位半径；

根据无人艇上搭载的卫星和惯性导航系统，获取无人艇当前所在的实际位置和实际航向；

根据无人艇动力定位的期望位置和无人艇当前所在的实际位置，计算无人艇的期望航向、航向偏差角、偏差距离；

当所述偏差距离不小于实际设定的动力定位半径时，设定角度阈值，其中，角度阈值的值为0°至90°范围内的任意值；

根据所述航向偏差角所在的范围和预先设置的调整策略，进行航向偏差角调整，获取调整后的航向偏差角，以使调整后的航向偏差角达到设定条件；

选取航向偏差角和偏差距离作为控制变量，采用PD控制但不限于PD控制的方法，使控制系统实时调整无人水面艇航向和航速使其驶向水面无人艇动力定位的期望位置。

优选的，所述根据所述航向偏差角所在的范围和预先设置的调整策略，进行航向偏差角调整，获取调整后的航向偏差角，以使调整后的航向偏差角达到设定条件的步骤，包括：

当无人艇的航向偏差角的绝对值大于角度阈值小于90°时,控制无人艇原地转弯至航向偏差角的绝对值小于角度阈值；

当无人艇的航向偏差角的绝对值大于90°小于第一数值时，控制无人艇原地转弯至航向偏差角的绝对值大于第一数值小于180°，其中,所述第一数值为180°与角度阈值的差值；

当无人艇的航向偏差角的绝对值小于角度阈值时，控制无人艇前进；

当无人艇的航向偏差角的绝对值大于第一数值小于180°时，控制无人艇后退。