【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人艇路径跟踪，尤其涉及一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法及装置、设备、存储介质。
技术介绍
1、近年来，随着海洋科学技术的不断发展和进步，作为智能化海洋装备的重要组成部分之一，水面无人艇的研究受到越来越广泛的关注。海上环境复杂多变，保证无人艇在安全航行的前提下实现快速高精度的路径跟踪控制是完成无人艇战略战术目标的基础，这就使得跟踪路径成为了无人艇运动控制研究的重要内容之一。为了实现无人艇高精度路径跟踪，在研究和参考大量国内外研究成果的基础上，研究了基于积分视线制导原理的无人艇路径跟踪算法，从而提高无人艇跟踪性能。
2、路径跟踪，即任务下达一条路径，要求无人艇稳定航行在路径上。无人艇的路径跟踪控制任务包括制导、控制和导航。其中，制导系统主要根据规划的参考路径和无人艇的位置信息，通过设计的制导律解算出参考航向角、航速和加速度等信号，引导无人艇趋向期望路径；控制系统接收来自制导系统的参考信号，并结合无人艇的运动状态信息，求解出控制力以及控制力矩并进行推力分配，驱动无人艇运动；导航系统主要依靠导航设备来测量无人艇的位置和姿态等信息，有时还需要设计状态估计器或观测器来对无人艇的姿态进行估计。
3、基于传统制导律的路径跟踪易受洋流、波浪和风等环境扰动的影响。特别是当usv受到环境扰动时，会产生路径偏差和振荡问题。这个缺点不能通过简单地在艏向控制器上添加积分动作来解决，因为问题的根源来自传统制导律本身所产生的期望角度在受到干扰后无法与航线方向对齐。
4、因此，针对上述问题，业内急
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法及装置、设备、存储介质，解决水面无人艇由于受到环境扰动而产生路径偏差和振荡的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，包括以下步骤：
5、初始化路径跟踪航路点列表；
6、依据所述路径跟踪航路点列表，建立无人艇当前目标航段信息数组，并输入目标航路点经纬度、各航路点期望速度及无人艇惯导信息；
7、利用所述目标航路点经纬度、所述各航路点期望速度及所述无人艇惯导信息将无人艇驶向路径终点，同时更新目标航路点序号；
8、根据目标航段信息与环境信息，采用积分视线制导律计算无人艇期望艏向信息；其中，在积分视线制导律的积分项中增加前视距离及风、浪和洋流的干扰误差项成分；
9、依据所述无人艇期望艏向信息，对无人艇进行路径跟踪控制。
10、进一步地，根据参考航路信息计算无人艇当前应驶向的航段以及航线角，更新目标航段数组。
11、进一步地，无人艇在航行过程中逐个遍历已行驶完成的航路点信息，并实时判断与目标航路点之间的距离信息，当满足过航点条件时进行切换操作，直至通过所有航路点。
12、进一步地，根据积分视线制导律计算无人艇期望航向角，并从中提取出无人艇期望艏向角信息。
13、进一步地，所述依据所述无人艇期望艏向信息，对无人艇进行路径跟踪控制，具体为：调用无人艇航控速度艏向控制接口完成无人艇路径跟踪控制。
14、进一步地，所述路径终点为所述目标航路点。
15、本专利技术还提供了一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制装置，包括：
16、初始化单元，用于初始化路径跟踪航路点列表；
17、数据输入单元，用于依据所述路径跟踪航路点列表，建立无人艇当前目标航段信息数组，并输入目标航路点经纬度、各航路点期望速度及无人艇惯导信息；
18、信息更新单元，用于利用所述目标航路点经纬度、所述各航路点期望速度及所述无人艇惯导信息将无人艇驶向路径终点，同时更新目标航路点序号；
19、信息计算单元，用于根据目标航段信息与环境信息，采用积分视线制导律计算无人艇期望艏向信息；
20、跟踪控制单元，用于依据所述无人艇期望艏向信息，对无人艇进行路径跟踪控制。
21、本专利技术还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法。
22、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法。
23、(三)有益效果
24、本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
25、本专利技术的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，通过对无人艇当前位置与目标航路点几何关系进行解析并考虑风、浪和洋流等环境干扰因素影响，最大程度减小路径跟踪误差，获得无人艇路径跟踪期望航向角，使得无人艇趋近并保持在预定路径上稳定航行。
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1.一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，根据参考航路信息计算无人艇当前应驶向的航段以及航线角，更新目标航段数组。
3.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，无人艇在航行过程中逐个遍历已行驶完成的航路点信息，并实时判断与目标航路点之间的距离信息，当满足过航点条件时进行切换操作，直至通过所有航路点。
4.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，根据积分视线制导律计算无人艇期望航向角，并从中提取出无人艇期望艏向角信息。
5.根据权利要求4所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，。
6.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述依据所述无人艇期望艏向信息，对无人艇进行路径跟踪控制，具体为：
7.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特
8.一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制装置，其特征在于，包括：
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，根据参考航路信息计算无人艇当前应驶向的航段以及航线角，更新目标航段数组。
3.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，无人艇在航行过程中逐个遍历已行驶完成的航路点信息，并实时判断与目标航路点之间的距离信息，当满足过航点条件时进行切换操作，直至通过所有航路点。
4.根据权利要求1所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，根据积分视线制导律计算无人艇期望航向角，并从中提取出无人艇期望艏向角信息。
5.根据权利要求4所述的基于积分视线制导律的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾江峰，王子帅，韩玮，温利鑫，郑贺存，吴建瑜，胥凤驰，刘如磊，董钉，李哲，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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