本申請涉及無人游船，尤其涉及一種無人游船的自主航行控制方法及系統。

背景技術：

1、目前，無人船已經被廣泛應用于日常生活和生產領域。無人船的重要目標是實現高度無人化，具備自主返航和航行控制功能。且無人船配合充電船庫，可實現24小時高度無人化作業(yè)。

2、然而，對于自動化程度更高的無人駕駛游船而言，其所處水域環(huán)境相較傳統陸地環(huán)境更為復雜，且體積與重量較于無人船更大，這給控制帶來了更大的挑戰(zhàn)?，F有的無人船控制方法難以根據復雜的水上行駛環(huán)境進行規(guī)劃和精確控制，這主要歸因于以下因素：慣性更大、時滯更大等。由于游船的體積與重量較大導致其在水中的加速度和轉向速度相對于無人船較慢，再加上信號傳輸和處理的時滯較大，導致控制指令和實際執(zhí)行之間存在一定的延遲，這使得無人駕駛游船的控制更為復雜，行駛路線的偏差較大，難以實現精準控制。

技術實現思路

1、本申請實施例的目的在于提出一種無人游船的自主航行控制方法及系統，以避免所控制的無人游船行駛路線偏差的問題，提高對無人游船控制的精準度。

2、為了解決上述技術問題，本申請實施例提供一種無人游船的自主航行控制方法，包括：

3、控制無人游船運行預先構建的行駛路線，并獲取所述無人游船在行駛過程中的行駛信息，其中，所述行駛信息包括所述無人游船的最大速度、最大加速度以及加加速度；

4、對所述無人游船所要行駛的全局路線進行路線點標記，得到標記后的全局路線，并基于所述無人游船的當前位置對所述標記后的全局路線進行截取，得到局部路線；

5、對所述局部路線進行平滑處理，得到目標路線，并計算所述目標路線中路線點的參數，得到目標參數，其中，所述目標參數包括路線點曲率、路線點距離以及路線點的期望速度；

6、基于所述行駛信息和所述目標參數，對所述目標路線中的路線點對應的速度進行計算處理，得到目標速度序列，其中，所述目標速度序列包括所述目標路線中每一路線點對應的目標速度；

7、將所述目標路線和所述目標速度序列輸入控制器的運動控制器中，以計算所述控制器的參考狀態(tài)和當前狀態(tài)，并將所述參考狀態(tài)和所述當前狀態(tài)輸入所述控制器的神經網絡中，以計算所述控制器的增益；

8、基于所述控制器的增益生成所述運動控制器的輸出，并獲取模型參考自適應控制器的輸出，且將所述運動控制器的輸出和所述模型參考自適應控制器的輸出之和應用于所述無人游船中，以跟蹤所述無人游船所需的軌跡。

9、為了解決上述技術問題，本申請實施例提供一種無人游船的自主航行控制系統，包括：

10、行駛信息單元，用于控制無人游船運行預先構建的行駛路線，并獲取所述無人游船在行駛過程中的行駛信息，其中，所述行駛信息包括所述無人游船的最大速度、最大加速度以及加加速度；

11、全局路線截取單元，用于對所述無人游船所要行駛的全局路線進行路線點標記，得到標記后的全局路線，并基于所述無人游船的當前位置對所述標記后的全局路線進行截取，得到局部路線；

12、目標參數計算單元，用于對所述局部路線進行平滑處理，得到目標路線，并計算所述目標路線中路線點的參數，得到目標參數，其中，所述目標參數包括路線點曲率、路線點距離以及路線點的期望速度；

13、目標速度序列計算單元，用于基于所述行駛信息和所述目標參數，對所述目標路線中的路線點對應的速度進行計算處理，得到目標速度序列，其中，所述目標速度序列包括所述目標路線中每一路線點對應的目標速度；

14、控制器增益計算單元，用于將所述目標路線和所述目標速度序列輸入控制器的運動控制器中，以計算所述控制器的參考狀態(tài)和當前狀態(tài)，并將所述參考狀態(tài)和所述當前狀態(tài)輸入所述控制器的神經網絡中，以計算所述控制器的增益；

15、無人游船軌跡跟蹤單元，用于基于所述控制器的增益生成所述運動控制器的輸出，并獲取模型參考自適應控制器的輸出，且將所述運動控制器的輸出和所述模型參考自適應控制器的輸出之和應用于所述無人游船中，以跟蹤所述無人游船所需的軌跡。

16、本發(fā)明實施例提供了一種無人游船的自主航行控制方法及系統。其中，方法包括：控制無人游船運行預先構建的行駛路線，并獲取無人游船在行駛過程中的行駛信息，其中，行駛信息包括無人游船的最大速度、最大加速度以及加加速度；對無人游船所要行駛的全局路線進行路線點標記，得到標記后的全局路線，并基于無人游船的當前位置對標記后的全局路線進行截取，得到局部路線；對局部路線進行平滑處理，得到目標路線，并計算目標路線中路線點的參數，得到目標參數，其中，目標參數包括路線點曲率、路線點距離以及路線點的期望速度；基于行駛信息和目標參數，對目標路線中的路線點對應的速度進行計算處理，得到目標速度序列，其中，目標速度序列包括目標路線中每一路線點對應的目標速度；將目標路線和目標速度序列輸入控制器的運動控制器中，以計算控制器的參考狀態(tài)和當前狀態(tài)，并將參考狀態(tài)和當前狀態(tài)輸入控制器的神經網絡中，以計算控制器的增益；基于控制器的增益生成運動控制器的輸出，并獲取模型參考自適應控制器的輸出，且將運動器的輸出和模型參考自適應控制器的輸出之和應用于無人游船中，以跟蹤無人游船所需的軌跡。本發(fā)明實施例基于無人游船所要行駛的全局路線進行標記和截取，得到局部路線，并根據局部路線計算每一個路線點的速度，從而得到無人游船的精準路線規(guī)劃，同時通過控制器基于路線規(guī)劃對無人游船進行精準控制，從而避免了所控制的無人游船行駛路線偏差的問題，有利于提高對無人游船控制的精準度。

技術特征：

1.一種無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，所述對所述無人游船所要行駛的全局路線進行路線點標記，得到標記后的全局路線，并基于所述無人游船的當前位置對所述標記后的全局路線進行截取，得到局部路線，包括：

3.根據權利要求1所述的無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，所述對所述局部路線進行平滑處理，得到目標路線，并計算所述目標路線中路線點的參數，得到目標參數，包括：

4.根據權利要求3所述的無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，所述基于所述路線點曲率，計算所述路線點的期望速度，并將所述路線點的期望速度、所述路線點曲率以及所述路線點距離作為所述目標參數，包括：

5.根據權利要求1至4任一項所述的無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，所述基于所述行駛信息和所述目標參數，對所述目標路線中的路線點對應的速度進行計算處理，得到目標速度序列，包括：

6.根據權利要求5所述的無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，所述基于所述目標索引與所述行駛信息，計算所述無人游船的變速行駛距離，包括：

7.根據權利要求5所述的無人游船的自主航行控制方法，其特征在于，所述根據所述目標函數，對所述目標路線中的路線點對應的速度進行計算處理，得到所述目標速度序列，包括：

8.一種無人游船的自主航行控制系統，其特征在于，包括；

9.根據權利要求8所述的無人游船的自主航行控制系統，其特征在于，所述全局路線截取單元，包括：

10.根據權利要求8至9任一項所述的無人游船的自主航行控制系統，其特征在于，所述目標參數計算單元，包括：

技術總結
本申請涉及一種無人游船的自主航行控制方法及系統，其中方法包括：控制無人游船運行預先構建的行駛路線，獲取行駛信息；對全局路線進行標記，并基于無人游船的當前位置對標記后的全局路線進行截取，得到局部路線；對局部路線進行平滑處理，得到目標路線，并計算目標路線中路線點的參數，得到目標參數；基于行駛信息和目標參數，對目標路線中的路線點對應的速度進行計算處理，得到目標速度序列；將目標路線和目標速度序列輸入控制器的運動控制器中，以計算控制器的參考狀態(tài)和當前狀態(tài)；將運動控制器的輸出和模型參考自適應控制器的輸出之和應用于無人游船中，以跟蹤無人游船所需的軌跡。本申請?zhí)岣吡藢o人游船控制的精準度。

技術研發(fā)人員：程宇威,朱健楠,李項河,池雨豪,虞夢苓
受保護的技術使用者：陜西歐卡電子智能科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/1/14