CN110426958A - 无人船艇航行控制方法、系统、存储介质及计算机设备 - Google Patents

无人船艇航行控制方法、系统、存储介质及计算机设备 Download PDF

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CN110426958A CN201910722477.3A CN201910722477A CN110426958A CN 110426958 A CN110426958 A CN 110426958A CN 201910722477 A CN201910722477 A CN 201910722477A CN 110426958 A CN110426958 A CN 110426958A
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范云生
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王国峰
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    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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Abstract

本发明公开了一种无人船艇航行控制方法、系统、存储介质及计算机设备，其中本系统将姿态传感器采集的实际经纬度信息及设定经纬度作为输入传送到航迹控制器中，经过LOS制导算法得到LOS角作为设定航向角传送到基于轨迹线性化的航向控制器。航向控制器分为慢回路控制器和快回路控制器。将设定航向角，传感器磁罗经采集的实际航向角作为输入传到慢回路控制器中，经过慢回路控制器的伪逆系统模块一以及稳定调节器模块一的配合作用得到慢回路控制器的输出参数传送到快回路控制器中。舵角检测装置采集的实际舵角作为输入传送到快回路控制器中，经过快回路控制器的伪逆系统模块二以及稳定调节器模块二得到快回路控制输入并作用于无人船艇的艉机推进装置，这样就可以达到通过控制航向间接实现航迹控制的目的。

Description

无人船艇航行控制方法、系统、存储介质及计算机设备
技术领域
本发明涉及无人船艇航行控制领域，尤其涉及一种基于轨迹线性化的无人船艇航行控制方法、系统、存储介质及计算机设备。
背景技术
无人船艇是一种具有自主规划、自主航行能力、并可自主完成环境感知、目标探测等任务的水面平台。与有人船艇相比，无人船艇具有机动灵活、活动区域广和作战人员零伤亡等优点。同其他无人平台一样，无人船艇最初主要用于执行特别危险和不适于有人船艇执行的任务，如扫雷和担任靶船。随着当今高新技术的飞速发展，无人船艇的任务功能逐步扩展至海上侦查监视、反水雷战、反潜战、电子战、通信中继、海洋安全、水面反舰、特种部队支持和海洋封锁支持等更多领域。由于在无人船艇的自主运动中，航向和航迹控制是最基本的操纵运动，因此无人船艇航向和航迹控制算法的研究具有重要价值。
目前，无人船艇航向和航迹控制采用的方法有PID及改进PID控制、鲁棒控制、Lyapunov直接法、Backstepping设计法、滑模控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。然而，当前应用于无人船艇的控制方法，虽然具有较高的可靠性，但是数据处理内容庞大，设计与测试工作十分繁重。除此之外，由于无人船艇在航行过程中存在内部参数的不确定以及大量的外界干扰，当前控制方法不具备足够的控制精度和鲁棒性。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于轨迹线性化的无人船艇航行控制方法、系统、计算机设备和存储介质，在较低复杂度下提高了无人船艇的控制精度。
在本发明的第一方面提供了一种无人船艇航行控制方法，具体包括如下步骤：
采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
在本发明的第二方面提供了一种无人船艇航行控制系统，具体包括：
采集无人船艇的实际航向角信息的传感器磁罗经；
采集无人船艇的实际舵角信息的舵角检测装置；
采集无人船艇的实际经纬度信息的姿态传感器；
接收所述姿态传感器传送的实际经纬度信息的航迹控制器,所述航迹控制器同时接收用户传送的设定经纬度,所述航迹控制器采用LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
还包括接收所述航迹控制器传送的设定航向角的基于轨迹线性化的航向控制器，所述航向控制器包括慢回路控制器和快回路控制器；
所述慢回路控制器接收所述传感器磁罗经传送的实际航向角信息、同时接收航迹控制器传送的设定航向角，所述慢回路控制器包括伪逆系统模块一和稳定调节器模块一，所述伪逆系统模块一根据接收到的设定航向角信息计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态包括标称航向角和标称艏摇角速度；所述稳定调节器模块一接收所述传感器磁罗经传送的实际航向角信息和所述伪逆系统模块一计算出的标称航向角和标称艏摇角速度从而计算出反馈控制率一，所述慢回路控制器将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数并输出；
接收所述舵角检测装置传送的实际舵角信息的快回路控制器，所述快回路控制器同时接收慢回路控制器传送的输出参数、其中快回路控制器包括伪逆系统二和稳定调节器二；所述伪逆系统二根据慢回路控制器传送的输出参数从而计算出标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
所述稳定调节器二接收所述舵角检测装置传送的实际舵角信息和所述伪逆系统模块二传送的标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二；
所述快回路控制器将伪逆系统二输出的标称控制输入量二和稳定调节器二输出的实际反馈控制率二作和后输出；
所述快回路控制器将输出信息传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
在本发明的第三面，提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序：所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
在本发明的第四方面，提供了一种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，使得所述处理器执行如下步骤：
采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制
实施本发明的实施例，具有如下效果：
采用了上述基于轨迹线性化的无人船艇航行控制方法、系统，计算机设备和计算机可读存储介质，在对航迹进行控制过程中：将姿态传感器采集的实际经纬度信息及设定经纬度作为输入传送到航迹控制器中，经过LOS制导算法得到LOS角作为设定航向角传送到基于轨迹线性化的航向控制器。航向控制器分为慢回路控制器和快回路控制器。将设定航向角，传感器磁罗经采集的实际航向角作为输入传到慢回路控制器中，经过慢回路控制器的伪逆系统模块一以及稳定调节器模块一的配合作用得到慢回路控制器的输出参数传送到快回路控制器中。舵角检测装置采集的实际舵角作为输入传送到快回路控制器中，经过快回路控制器的伪逆系统模块二以及稳定调节器模块二得到快回路控制输入并作用于无人船艇的艉机推进装置，这样就可以达到通过控制航向间接实现航迹控制的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中方法的流程图；
图2为本发明中方法的原理图；
图3为本发明中系统的结构示意图；
图4为本发明中系统的航向控制原理图；
图5为本发明中方法中LOS制导算法演示图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1和图2所示：一种无人船艇航行控制方法，包括如下步骤：
采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
进一步的，在一个具体的实施例中，采用如下方法计算标称航向角标称艏摇角速度和标称控制输入一
慢回路的控制模型为其中x＝[x1,x2]T＝[ψ,r]T表示慢回路的状态，u＝δ,y＝x1＝ψ分别表示慢回路的控制输入与输出。由于慢回路具有2阶严格定义的相对阶，故定义于是可以得到标称控制输入一将得到的标称控制输入一代入到慢回路控制模型中就可以得到慢回路的标称状态为式中的可以通过伪微分器求得。
进一步的，在一个具体的实施例中，采用如下方法计算反馈控制率一：
将慢回路沿着标称状态和标称控制输入一近似线性化得到相应的线性时变系统式中， 由于慢回路满足e＝0是系统的平衡点，F,H:[0,∞)×De→R2连续可微，De＝{e∈R2|||e||<Re}，Jacobian阵关于t一致有界，在De上满足Lipschitz条件，相应的线性时变系统满足A(t),B(t),C(t)关于时间t光滑有界且具有连续有界的微分，rank[B(t)]≡rank[C(t)]＝1，{A(t),B(t)}一致完全能控，故利用线性系统的微分代数谱理论设计慢回路的线性时变反馈控制律一假设慢回路需要的闭环动态响应特性为式中，是为保证慢回路的指数稳定性，利用PD谱理论确定的参数，ω是带宽，ξ是常值阻尼比。根据Ac(t)＝A(t)+B(t)K(t)即可求出K(t)进而求出反馈控制律一
进一步的，如图3和图5所示，在一个具体的实施例中，所述航迹控制器为了修正无人船艇的位置误差，使其逐渐逼近参考航迹，采用LOS制导算法。该算法将得到的LOS角作为设定航向角输入到无人船艇航向控制器中，以基于轨迹线性化的航向控制器为内环，以LOS制导算法为外环，从而将航迹跟踪控制问题转化为一系列的航向跟踪与航向保持问题。所述航迹控制器对无人船艇进行航迹控制时具体采用如下方式：
若p＝(x,y)为无人船艇的当前位置，plos＝(xlos,ylos)为参考航迹上的虚拟控制点，则pplos为LOS矢量，LOS矢量与正北方向(x轴)的夹角即为LOS角，方向是由x轴指向LOS矢量。若定义χd为LOS角，则于是可以得到LOS角为
上述算法的关键在于如何确定参考航迹上的虚拟控制点，其确定方法如下所述。假设有一个特定的圆，该圆的圆心与无人船艇的当前位置p(x,y)重合，如果圆的的半径R选取的合适(通常情况下R取n倍的船长)，则该圆与参考航迹PkPk+1将会有两个交点。参考航迹上虚拟控制点plos＝(xlos,ylos)的位置可通过计算得到。
进一步的，在一个具体的实施例中，当无人船艇进入到当前虚拟控制点的一定范围时，则需要自动放弃跟踪当前虚拟控制点，转入跟踪下一个虚拟控制点。判别和切换方法如下：假设存在一个以无人船艇所跟踪的当前虚拟控制点plos＝(xlos,ylos)为圆心，以R0(通常情况下R0取2倍的船长)为半径的圆，若某一时刻，被控无人船艇的当前位置p＝(x,y)满足则需要自动放弃跟踪当前虚拟控制点，转入跟踪下一个虚拟控制点。
值得注意的是，当无人船艇的航迹偏差大于半径R时，由于圆与参考航迹没有交点，上述方法失效。为了增强LOS制导算法的收敛性，此时使R＝E，其中E为无人船艇航迹偏差的绝对值，即构造的圆与参考航迹只有一个交点，此时虚拟控制点为该交点。
如图3和图4所示的一种基于轨迹线性化的无人船艇航行控制系统，该系统基于舵角和舵速为无人船艇快状态，航向角和艏摇角速度为系统慢状态这一事实，利用奇异摄动理论为无人船艇设计了时标分离的快慢回路控制器，使得无人船艇获得满意的控制性能，其中该系统具体包括：
传感器磁罗经，用于采集无人船艇的实际航向角信息。舵角检测装置，用于采集无人船艇的实际舵角信息。姿态传感器，采集无人船艇的实际经纬度信息。航迹控制器，接收所述姿态传感器传送的实际经纬度信息、以及接收用户传送的设定经纬度,所述航迹控制器采用LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制。还包括接收所述航迹控制器传送的设定航向角的基于轨迹线性化的航向控制器，所述航向控制器包括慢回路控制器和快回路控制器。
其中慢回路控制器，用于接收所述传感器磁罗经传送的实际航向角信息，其中慢回路控制器同时接收航迹控制器输出的设定航向角；所述慢回路控制器包括伪逆系统模块一和稳定调节器模块一。其中所述伪逆系统模块一根据接收到的设定航向角信息计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度。其中稳定调节器模块一接收所述传感器磁罗经传送的实际航向角信息和所述伪逆系统模块一计算出的标称航向角和标称艏摇角速度从而计算出反馈控制率一，所述慢回路控制器将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数并输出至快回路控制器。
其中快回路控制器接收所述舵角检测装置传送的实际舵角信息、所述快回路控制器包括伪逆系统二和稳定调节器二；所述伪逆系统二根据慢回路控制器传送的输出参数从而计算出标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速。其中稳定调节器二接收所述舵角检测装置传送的实际舵角信息和所述伪逆系统模块二传送的标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二。
其中所述快回路控制器将伪逆系统二输出的标称控制输入量二和稳定调节器二输出的实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器首先执行：采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
进一步的，该计算机设备可以是无人船艇，也可以是与无人船艇连接的终端或服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现无人机控制方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行无人船艇控制方法。网络接口用于与外接进行通信。本领域技术人员可以理解仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
另外本发明提供了一种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，使得所述处理器执行如下步骤：
采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
需要说明的是，上述基于轨迹线性化的无人船艇航行控制方法、无人船艇航行控制系统、计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，其中无人船艇航行控制方法、无人船艇航行控制系统、计算机设备及计算机可读存储介质实施例中的内容可相互适用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无人船艇航行控制方法，其特征在于，包括：
采集无人船艇的实际航向角信息、实际舵角信息和实际经纬度信息；
在接收用户传送的设定经纬度情况下、根据实际经纬度信息、通过LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
根据设定航向角计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；
根据实际航向角信息、标称航向角和标称艏摇角速度获取反馈控制率一，将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数；
根据输出参数获取标称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
根据实际舵角信息、标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二，将标称控制输入量二和实际反馈控制率二作和并传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：标称航向角标称艏摇角速度和标称控制输入量一采用如下方式获取：
设无人船艇的慢回路的控制模型为其中x＝[x1,x2]T＝[ψ,r]T表示慢回路的状态，u＝δ,y＝x1＝ψ分别表示慢回路的控制输入与输出，由于慢回路具有2阶严格定义的相对阶，故定义得到标称控制输入一将得到的标称控制输入一代入到慢回路控制模型中得到慢回路的标称状态为式中的通过伪微分器求得；
将慢回路沿着标称状态和标称控制输入一近似线性化得到相应的线性时变系统式中， 由于慢回路满足e＝0是系统的平衡点，F,H:[0,∞)×De→R2连续可微，De＝{e∈R2|||e||<Re}，Jacobian阵关于t一致有界，在De上满足Lipschitz条件，相应的线性时变系统满足A(t),B(t),C(t)关于时间t光滑有界且具有连续有界的微分，rank[B(t)]≡rank[C(t)]＝1，{A(t),B(t)}一致完全能控，故利用线性系统的微分代数谱理论设计慢回路的线性时变反馈控制律一假设慢回路需要的闭环动态响应特性为式中，是为保证慢回路的指数稳定性，利用PD谱理论确定的参数，根据Ac(t)＝A(t)+B(t)K(t)即可求出K(t)进而求出反馈控制律一ω是带宽，ξ是常值阻尼比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制时：
设p＝(x,y)为无人船艇的当前位置，plos＝(xlos,ylos)为参考航迹上的虚拟控制点，则pplos为LOS矢量，设LOS矢量与x轴的夹角为LOS角χd，则
其中参考航迹上的虚拟控制点plos＝(xlos,ylos)采用如下方式获取：设个特定的圆，该圆的圆心与无人船艇的当前位置p(x,y)重合，如果半径选取的合适，则该圆与参考航迹PkPk+1有两个交点，参考航迹上虚拟控制点plos＝(xlos,ylos)的位置通过如下公式获得：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当无人船艇进入到当前虚拟控制点的一定范围时，则需要自动放弃跟踪当前虚拟控制点，转入跟踪下一个虚拟控制点，具体过程如下：设存在一个以无人船艇所跟踪的当前虚拟控制点plos＝(xlos,ylos)为圆心，以以R0为半径的圆，若某一时刻，被控无人船艇的当前位置p＝(x,y)满足则需要自动放弃跟踪当前虚拟控制点，转入跟踪下一个虚拟控制点。
5.一种无人船艇航行控制系统，其特征在于，包括：
采集无人船艇的实际航向角信息的传感器磁罗经；
采集无人船艇的实际舵角信息的舵角检测装置；
采集无人船艇的实际经纬度信息的姿态传感器；
接收所述姿态传感器传送的实际经纬度信息的航迹控制器,所述航迹控制器同时接收用户传送的设定经纬度,所述航迹控制器采用LOS制导算法获取LOS角值并将其作为设定航向角,以基于轨迹线性化的航向控制器为内环、以LOS制导算法为外环对无人船艇进行航迹控制；
还包括接收所述航迹控制器传送的设定航向角的基于轨迹线性化的航向控制器，所述航向控制器包括慢回路控制器和快回路控制器；
所述慢回路控制器接收所述传感器磁罗经传送的实际航向角信息、同时接收航迹控制器传送的设定航向角，所述慢回路控制器包括伪逆系统模块一和稳定调节器模块一，所述伪逆系统模块一根据接收到的设定航向角信息计算出标称状态一和标称控制输入量一，其中标称状态一包括标称航向角和标称艏摇角速度；所述稳定调节器模块一接收所述传感器磁罗经传送的实际航向角信息和所述伪逆系统模块一计算出的标称航向角和标称艏摇角速度从而计算出反馈控制率一，所述慢回路控制器将反馈控制率一和标称控制输入量一作和定义为输出参数并输出；
接收所述舵角检测装置传送的实际舵角信息的快回路控制器，所述快回路控制器同时接收慢回路控制器传送的输出参数、其中快回路控制器包括伪逆系统二和稳定调节器二；所述伪逆系统二根据慢回路控制器传送的输出参数从而计算出称控制输入量二和标称状态二，所述标称状态二包括标称舵角和标称舵速；
所述稳定调节器二接收所述舵角检测装置传送的实际舵角信息和所述伪逆系统模块二传送的标称舵角和标称舵速从而计算出实际反馈控制率二；
所述快回路控制器将伪逆系统二输出的标称控制输入量二和稳定调节器二输出的实际反馈控制率二作和后输出；
所述快回路控制器将输出信息传送至无人船艇的艉机推进装置、从而改变无人船艇的实际航向进而对无人船艇航迹进行平稳控制。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4任意一项所述无人船艇航行控制方法的步骤。
7.一种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，使得所述处理器执行如权利要求1至4任意一项所述无人船艇航行控制方法的步骤。
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