[发明专利]一种无人帆船区域位置保持方法及系统

权利要求书

1.一种无人帆船的区域位置保持方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101，实时获取无人帆船的当前位置、区域位置保持信息和海洋环境的当前风向；

所述区域位置保持信息包括无人帆船区域位置保持范围中心点、横向保持距离L及纵向保持距离W；

S102，根据所述当前位置和所述区域位置保持范围中心点确定无人帆船与区域位置保持范围中心点之间的横向距离Δx及纵向距离Δy；

S103，判断所述横向距离Δx或纵向距离Δy是否大于所述横向保持距离L或所述纵向保持距离W；若ΔxL或ΔyW，则执行步骤S104；若ΔxL且ΔyW，则执行步骤S105；

S104，根据所述当前位置、区域位置保持范围中心点以及当前风向判断所述区域位置保持范围是否位于无人帆船的禁行区，得到判断结果；

若判断结果为是，则执行步骤S106；若判断结果为否，则执行步骤S107；

S105，继续监测无人帆船的位置信息；

S106，无人帆船以Z字型朝着所述区域位置保持中心点航行，直至进入所述区域位置保持范围内；

S107，根据无人帆船当前位置和区域保持中心点，采用积分LOS算法确定无人帆船的期望航向角，根据所述期望航向角和无人帆船的当前航向角之间的偏差调整帆的姿态，直至无人帆船进入所述区域位置保持范围内。

2.根据权利要求1所述的无人帆船的区域位置保持方法，其特征在于，步骤S102中所述横向距离Δx及纵向距离Δy的计算方法为：

Δx＝|x_t-x_O|

Δy＝|y_t-y_O|

其中x_t、y_t代表当前无人帆船的横坐标和纵坐标，x₀、y₀是区域位置保持范围中心点的横坐标和纵坐标。

3.根据权利要求2所述的无人帆船的区域位置保持方法，其特征在于，步骤S104中判断所述区域位置保持范围是否位于无人帆船的禁行区的具体方法为：若所述区域位置保持范围整体在无人帆船逆风-45°～45°航行范围时，则所述区域位置保持范围位于无人帆船的禁行区。

4.根据权利要求1所述的无人帆船的区域位置保持方法，其特征在于，步骤S106中所述采用积分LOS算法确定无人帆船的期望航向角，具体计算方法为：

其中θ_los是利用积分LOS算法求得的无人帆船的期望航向角，θ_p为以无人帆船当前位置建立坐标系时，无人帆船上一位置(x_k,y_k)与当前跟踪位置(x_k+1,y_k+1)的连线与纵坐标轴之间的夹角；Δ为视线长度，d为船体与期望路径之间的偏差，d_int为所述偏差的积分项。

5.根据权利要求4所述的无人帆船的区域位置保持方法，其特征在于，所述d_int的计算方法为：

其中d是无人帆船当前位置(x_t,y_t)到上一位置(x_k,y_k)与当前跟踪位置(x_k+1,y_k+1)连线的垂直距离；σ是一个控制输入，由积分计算求得；视线长度Δ＝C为常数，可根据任务需要和航行器特定进行人工选取。