[发明专利]一种无人船位置的模拟推算方法

说明书

本发明公开了一种无人船位置的模拟推算方法，其通过模拟无人船推进器的推力计算实现了模拟无人船在水中的运动场景并推算无人船的位置和速度，简化了推算过程，更便于研发人员研究无人船的运动控制，提高开发效率，可以将其应用于无人船运动仿真领域。

技术领域

本发明涉及无人船位置的模拟推算技术领域，尤其涉及一种无人船位置的模拟推算方法。

背景技术

无人船是一种无人海洋智能运载平台，能够应用于海上搜救、水质监测和反恐侦查等军事和民用领域，因其可执行低成本、高效率和无人化的作业任务而受到广泛关注。为实现无人船海上自主作业，无人船运动控制的快速性、准确性以及鲁棒性亟待提高，而船舶运动数学模型是船舶运动控制研究领域的核心。为推动无人船的研发，需采用方便且快捷的船体运动模型来模拟无人船运动，因此，无人船位置的推算的对于无人船控制系统的研发至关重要。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种无人船位置的模拟推算方法，其通过模拟无人船在水中的运动场景模拟推算无人船的位置和速度，其可以应用于无人船运动仿真领域，该方法模拟了无人船推进器的推力计算，简化了推算过程，更便于研发人员研究无人船的运动控制，提高开发效率。

本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种无人船位置的模拟推算方法，包括如下步骤：

S1：基于每个无人船推进器对无人船的控制命令信息，获取每个无人船推进器的推力大小和推力方向；

S2：基于每个无人船推进器的推力大小和推力方向，获取无人船推进器对无人船的总推力；

S3：基于无人船的模型参数和无人船相对于水流的速度，获取无人船的水动力；

S4：基于无人船推进器对无人船的总推力和无人船的水动力，获取无人船的位置信息。

作为上述方案的优选，所述控制命令信息包括每个无人船推进器对无人船的期望推力值、期望推力方向、最大推力值、最大推力方向、最小推力值和最小推力方向。

作为上述方案的优选，所述无人船每个推进器的推力大小为T_i，且其中：T_iexp为第i个推进器的期望推力值，T_imax为第i个推进器的最大推力值，T_imin为第i个推进器的最小推力值；

所述无人船每个推进器的推力方向为q_i，

且其中：q_iexp为第i个推进器的期望推力方向，q_imax为第i个推进器的最大推力方向，q_imin为第i个推进器的最小推力方向。

作为上述方案的优选，基于每个无人船推进器的推力大小和推力方向，获取无人船推进器系统对无人船的总推力包括如下步骤：

S21：基于每个无人船推进器的推力大小和推力方向计算每个无人船推进器对无人船的推力，且无人船推进器对无人船的推力包括纵向推力、横向推力和艏向推力力矩，具体为：X_i＝T_i×cos(q_i),Y_i＝-T_i×sin(q_i),N_i＝-X_i×l_yi-Y_i×l_xi，其中：X_i为第i个无人船推进器对无人船的纵向推力，Y_i为第i个无人船推进器对无人船的横向推力，N_i为无人船推进器对无人船的艏向推力力矩，l_xi为无人船推进器的纵向力臂，l_yi为无人船的横向力臂；