[发明专利]用于水面无人航行器的动态虚拟锚泊控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于水面无人航行器的动态虚拟锚泊控制方法及系统，动态虚拟锚泊控制方法包括：步骤S1：设定虚拟锚泊定位参数；步骤S2：根据虚拟锚泊定位参数及水面无人航行器当前的实际位置获得水面无人航行器所在当前的实际位置时刻的期望航向；步骤S3：根据水面无人航行器的当前实际航向及期望航向获得水面无人航行器的期望打舵角度，并根据期望打舵角度调整水面无人航行器向虚拟锚泊定位中心行进的航向。

技术领域

本发明涉及应用于水面无人航行器导航控制领域，特别涉及一种用于水面无人航行器的动态虚拟锚泊控制方法及系统。

背景技术

虚拟锚泊技术是一种无需船只抛锚就可以实现动态停泊的控制技术，水面无人航行器作为一型利用波浪动力向前驱动、利用太阳能供电的无人自主水面船，传统锚链方式进行锚泊对水面无人航行器的布放回收十分不利，实现水面无人航行器自主定点锚系对水面无人航行器海洋环境长期定点观测意义重大，同时为水面无人航行器导航控制领域增加新的导航控制策略。

水面无人航行器特殊的驱动方式使其无法像传统船舶那样相对静止地锚在水面，同时海上复杂的海况以及气象条件均使得水面无人航行器的锚泊变得尤为困难。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于水面无人航行器的动态虚拟锚泊控制方法，包括：

步骤S1：设定虚拟锚泊定位参数；

步骤S2：根据所述虚拟锚泊定位参数及所述水面无人航行器当前的实际位置获得所述水面无人航行器所在当前的实际位置时刻的期望航向；

步骤S3：根据所述水面无人航行器的当前实际航向及所述期望航向获得所述水面无人航行器的期望打舵角度，并根据所述期望打舵角度调整所述水面无人航行器向虚拟锚泊定位中心行进的航向。

上述的动态虚拟锚泊控制方法，其中，还包括：

步骤S4：延时判断所述水面无人航行器是否完成虚拟锚泊导航控制。

上述的动态虚拟锚泊控制方法，其中，所述虚拟锚泊定位参数包括虚拟锚泊定位中心、期望虚拟锚泊圆及前视距离。

上述的动态虚拟锚泊控制方法，其中，所述步骤S2包括：

步骤S21：实时定位确定所述水面无人航行器的实际位置，并以所述水面无人航行器的实际位置为中心构建大地坐标系；

步骤S22：根据所述水面无人航行器的实际位置及所述虚拟锚泊圆的连线获得交点位置；

步骤S23：以所述交点位置为起点，沿所述交点位置的切线方向根据前视距离获得所述水面无人航行器的所述期望航向。

上述的动态虚拟锚泊控制方法，其中，所述步骤S3包括：

步骤S31：实时采集所述水面无人航行器的所述当前实际航向；

步骤S32：根据所述水面无人航行器的当前实际航向及所述期望航向获得所述水面无人航行器的所述期望打舵角度；

步骤S33：根据所述期望打舵角度调整所述水面无人航行器向虚拟锚泊定位中心行进的航向。

上述的动态虚拟锚泊控制方法，其中，所述步骤S4中包括：

延时判断所述水面无人航行器是否完成虚拟锚泊控制，若未完成，则依次循环上述步骤S1-S3，直至完成所述水面无人航行器的动态虚拟锚泊圆路径跟踪。

本发明还提供一种用于水面无人航行器的动态虚拟锚泊控制系统，包括：

参数设定单元，设定虚拟锚泊定位参数；

期望航向计算单元，根据所述虚拟锚泊定位参数及所述水面无人航行器当前的实际位置获得所述水面无人航行器所在当前的实际位置时刻的期望航向；