CN116430856A - 一种基于变前视距离los算法的船舶航迹控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，包括：船舶跟踪由一系列航迹点生成的目标航迹，并根据船舶配备的导航、传感模块获取船舶的位置、运动信息；设计基于曲率变前视距离的LOS算法：根据目标航迹、船舶位置，设计速度控制率，从而得到船舶在不同位置所需要的期望速度，并基于航迹点曲率更新前视距离，结合前视距离计算出期望航向角，以得到此时航速、航向的误差，输入至PID控制器中；结合模糊处理设计PID控制器，更新船舶的动力参数；不断反复迭代，最终控制船舶沿目标航迹行驶。本发明设计基于曲率变前视距离，并设置时变的预期纵向速度，保证对于各种曲率航迹跟踪快速性、稳定性。

Description

一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法

技术领域

本发明涉及船舶航迹控制技术领域，具体涉及一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法。

背景技术

船舶作为最主要的水路交通工具，不仅在海洋运输、国防实力方面扮演着重要角色，同时在国民经济以及海洋开发领域同样占有重要地位。近年来，无人船技术发展迅速，在海洋测绘、水质采样、环境监测、水文探测、海上搜救等诸多领域发挥着越来越大的作用。无人船作为一种新型技术，其涵盖的技术领域十分广泛，同时具有着广泛的发展空间以及可利用场景。

近年来，各研究团队针对无人船的开发与利用层出不穷，结合船舶、通信、电子、自动化、大数据、远程监控、环境科学、机器人系统等技术，实现了船舶的导航、定位、自主路径规划、网络化监控、路径追踪以及智能避碰等多种复杂功能。随着近年来船舶的智能化、自动化，在该领域无人船的运动控制主要包括航速与航向控制、航迹控制、智能规划、避障与导航、编队协同等，其中航迹控制是无人艇能够自主完成任务的前提，也是无人艇智能控制的核心之一。

航迹控制是指船舶在作业或航行过程中，沿某一条预先设定的路径以一定的纵向速度前进。航迹控制主要应用于石油管线的铺设与检修、挖泥船作业等。船舶航迹控制技术具有精度高、不受主观因素影响、安全可靠的优点。且伴随海上需开展工作日益复杂，人力日益紧缺，其已成为21世纪船舶发展的必然趋势。船舶航迹控制作为船舶智能化的核心技术，是船舶自动行驶的基础，不仅可以减少船员的劳动强度，同时可以减少偏航、错航情况的发生、进而可以提高航行速度、减少航行时间、提高航行经济效益，大大提高航行安全性。

无人艇航迹控制的主要方法有视线导引(line-of-sight,LOS)算法、反步滑模技术、串级PID、神经网络控制、鲁棒自适应控制、模糊控制等。目前应用最广泛的为LOS航迹控制算法。近年来，LOS算法发展迅速、改进良多，但在进行曲线航迹的跟踪时，往往采用同一组参数(前视距离、纵向速度等)进行路径跟踪，因此在大曲率情况下所使用的前视距离以及纵向速度可能会导致船舶难以及时调整姿态去完成转向操作，导致了跟踪精度以及行驶效率较低等问题。同时，传统的LOS算法采用恒定的纵向速度贴近航迹，会使得船舶长时间偏离航迹，降低经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，该方法设计基于曲率变前视距离，并设置时变的预期纵向速度，保证对于各种曲率航迹跟踪快速性、稳定性；结合PID控制系统以及模糊处理，在具有良好的控制效果的同时，也实现了应对海上复杂环境的灵活性与稳定性。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，包括以下步骤：

步骤1、船舶跟踪由一系列航迹点生成的目标航迹，并根据船舶配备的导航、传感模块获取船舶的位置、运动信息；

步骤2、设计基于曲率变前视距离的LOS算法：根据目标航迹、船舶位置，设计速度控制率，从而得到船舶在不同位置所需要的期望速度，并基于航迹点曲率更新前视距离，结合前视距离计算出期望航向角，以得到此时航速、航向的误差，输入至PID控制器中；

所述基于曲率变前视距离的LOS算法具体包括以下步骤：

步骤21、对船舶进行航迹跟踪时的几何模型进行快速逼近区与曲线跟踪区的划分；

步骤22、在快速逼近区，设计速度控制率，更新期望速度，使船舶能快速逼近航迹；

步骤23、在曲线跟踪区，首先计算目前跟踪的航迹点的曲率，根据曲率计算更新前视距离，从而计算期望航向角；

步骤3、结合模糊处理设计PID控制器，更新船舶的动力参数；

步骤4、根据步骤3更新船舶动力状态，船舶运动状态发生改变，返回步骤1中获取船舶现阶段位置、运动参数，再次利用步骤2的LOS算法得到航速、航向的误差，输入步骤3的PID控制器中，不断反复迭代，最终控制船舶沿目标航迹行驶。

上述方案中，步骤1具体包括以下步骤：

船舶所跟踪的目标航迹由一系列航迹点组成，假设P_i(x_i,y_i)、P_i+1(x_i+1,y_i+1)为两相邻航迹点，i表示组成目标航迹的第i个航迹点，并认为P_i为当前的目标航迹点，在跟踪过程中，由船舶所配备的导航、传感设备得到船舶此时的位置信息(x、y)，航速u和航向

上述方案中，步骤22中进行如下变速设计，使船舶能快速逼近航迹：

其中，u_LOS为船舶的期望速度；y_e表示船舶在当前位置对目标航迹点P_i的横向偏差；y_set为同目标航迹点最大横向距离，y_min为两航区交界处同目标航迹点的横向距离，u_max和u_min为给定的船舶纵向速度的两个阈值，γ>0,表示速度变化收敛的速率。

上述方案中，期望航向角

为：/>

为目标航迹同大地坐标系Y轴的夹角，有：

式中，设目标航迹曲线方程为y＝f(x)，

表示目标航迹曲线的一阶导数；

为根据前视距离计算得到的中间航向角，/>

y_e表示船舶在当前位置对目标航迹点的横向偏差，定义横向偏差y_e、纵向偏差x_e为：

式中，x、y分别为船舶的坐标；x_i、y_i分别为目标航迹点P_i的坐标；

Δ为前视距离，指的是船舶在当前目标航迹线上的垂向投影点Q向前延长的一段距离，延长至期望航迹点P_LOS，在改良的LOS引导律中，Δ是一个根据目标航迹上目标航迹点处的曲率而调整的变量。

上述方案中，设目标航迹上的目标航迹点处曲率为K，则前视距离Δ随曲率的变化式为：

式中，Δ_max，Δ_min分别为所设置的最大、最小阈值，e为自然常数，λ＞0，表示变化律的收敛速度。

上述方案中，目标航迹上的目标航迹点处曲率K的计算方法如下：

设目标航迹曲线方程为y＝f(x)，航迹上某目标航迹点处对应有相应曲率圆，令其曲率半径为r，已知曲线在某点处的一阶以及二阶导数，就可以求出此处曲率圆半径：

得到曲率圆半径之后，针对目前曲线上所追踪的目标航迹点P_i(x_i,y_i)，此时对应目标航迹点的曲率K_i表示为：

将式(6)带入式(4)即可计算出对应的前视距离Δ。

上述方案中，步骤3具体包括以下步骤：

步骤31、基于位置式PID控制原理设计控制方程，并根据仿真或经验公式确定初始参数，得到船舶动力参数的初步控制器：

式中，out(k)为控制器输出，e(k)为当前误差，j为迭代数，k为当前迭代次数，

表示自第0到第k次迭代的累计误差和，e(k-1)为前一次误差，T为迭代周期，K_p为比例系数，K_I为积分系数，K_D为微分系数；

步骤32、利用模糊控制器结合数据库、规则库对初步控制器进行模糊处理；

步骤33、根据模糊控制器更新控制器增益系数，得到最终控制器方程，输出船舶动力响应参数out(k)：

式中，ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D分别为K_p、K_I、K_D的变化量。

上述方案中，步骤4具体包括以下步骤：

步骤41、根据步骤3中PID控制器输出更新包括船舶的舵角、推力在内的动力参数；

步骤42、船舶在所设迭代时间内进行动力响应，返回至步骤1中，更新船舶的位置、运动信息；

步骤43、根据更新后的位置、运动信息，首先判断是否需要进行跟踪点切换，由步骤2中改良的LOS算法求出下一时刻的期望速度、期望航向角，再次进入步骤3中进行控制，循环步骤1-4，控制船舶沿预期航线行驶。

上述方案中，步骤43中，判断是否需要进行跟踪点切换的依据如下：

以当前所跟踪目标航迹点的下一航迹点P_i+1(x_i+1,y_i+1)为圆心，假设一个半径为R₀的过渡圆，当船舶驶入此圆的范围内时，看作船舶已经到达这一航迹点，开始执行对此点的跟踪，则满足到达该点附近的条件为：

满足条件后，执行切换航迹点的操作，使i＝i+1，再转而求出下一个航迹点对应的期望航向角。

本发明的有益效果在于：

1、传统的LOS方法采用固定的前视距离，针对不同横向误差以及不同的曲线航迹时，无法保证跟踪系统给出合适的期望航向角，从而导致跟踪效果不佳；本发明方法于曲线跟踪区域，利用根据曲率时变的前视距离，可以灵活应对不同曲率的航迹，得到合理期望航向角，提高航迹跟踪的准确性。

2、设计快速逼近区域，航迹跟踪时根据横向误差灵活调整航行期望速度，降低了船舶贴近航迹的时间，提高了航迹跟踪的效率以及可靠性。

3、考虑到了海上环境突变性、复杂性，对船舶参数进行模糊处理，大大提高了PID控制器的实用能力，降低了环境变化对航迹跟踪的影响，提高了方法的鲁棒性与灵活性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法的流程图；

图2为本发明实施例中基于变前视距离LOS算法的步骤流程图；

图3为本发明实施例中表征LOS引导律原理的运动模型；

图4为本发明实施例中船舶航行时的航区划分模型；

图5为本发明实施例中目标航迹为曲线且曲率较大时的船舶引导模型；

图6为本发明实施例中目标航迹为曲线且曲率较小时的船舶引导模型；

图7为本发明实施例中基于模糊控制的位置式PID总控制流程；

图8为本发明实施例中基于模糊理论中对数据进行模糊处理的流程；

图9为本发明实施例中多曲率航迹跟踪仿真结果图；

图10为本发明实施例中仿真结果的横向误差随时间变化图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提出了一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，包括以下步骤：

步骤1、船舶跟踪由一系列航迹点生成的目标航迹，并根据船舶配备的导航、传感模块获取船舶的位置、运动信息。

船舶所跟踪的目标航迹由一系列航迹点组成，假设P_i(x_i,y_i)、P_i+1(x_i+1,y_i+1)为两相邻航迹点，i表示组成目标航迹的第i个航迹点，并认为P_i为当前的目标航迹点，在跟踪过程中，由船舶所配备的导航、传感设备得到船舶此时的位置信息(x、y)，航速u和航向

步骤2、设计基于曲率变前视距离的LOS算法：根据目标航迹、船舶位置，设计速度控制率，从而得到船舶在不同位置所需要的期望速度，并基于航迹点曲率更新前视距离，结合前视距离计算出期望航向角，以得到此时航速、航向的误差，输入至PID控制器中。

为弥补船舶航迹跟踪问题中针对不同曲率曲线航迹跟踪灵活性的不足，并同时兼顾船舶在横向距离偏大时需较快贴近航迹的问题，本步骤提出了改良的LOS方法，如图2所示，所述基于曲率变前视距离的LOS算法具体包括以下步骤：

步骤21、对船舶进行航迹跟踪时的几何模型进行快速逼近区与曲线跟踪区的划分，如图3所示。

步骤22、在快速逼近区，设计速度控制率，更新期望速度，使船舶能快速逼近航迹。在快速逼近区时，船舶行驶在远离目标航迹的水域往往安全得不到保证，同时无法正常工作，长时间处于这种区域将会导致经济效益大大折损，因此，为使船舶在此种区域能快速逼近航迹，进行如下变速设计：

其中，u_LOS为船舶的期望速度；y_e表示船舶在当前位置对目标航迹点P_i的横向偏差；y_set为同目标航迹点最大横向距离，y_min为两航区交界处同目标航迹点的横向距离，u_max和u_min为给定的船舶纵向速度的两个阈值，γ>0，表示速度变化收敛的速率。

变速设计可以使得船舶在远离目标航迹情况下可以保持高速逼近，并在合适的位置开始进行合理减速以保证靠近目标航迹时跟踪的稳定。根据改良的速度控制率可以得到船舶在不同位置所需要的期望速度，且在进入曲线跟踪区后，保持船舶以一合适速度进行跟踪。

步骤23、在曲线跟踪区，此时船舶距离目标航迹较近，首先计算目前跟踪的航迹点的曲率，根据曲率计算更新前视距离，从而计算期望航向角。

如图4所示，期望航向角为

可表示为：/>

为当前目标航迹同大地坐标系Y轴的夹角，有：

式中，设目标航迹曲线方程为y＝f(x)，

表示目标航迹曲线的一阶导数。

为根据前视距离计算得到的中间航向角，有：/>

y_e表示船舶在当前位置对目标航迹点的横向偏差，定义横向偏差y_e、纵向偏差x_e为：

式中，x、y分别为船舶的坐标；x_i、y_i分别为目标航迹点P_i的坐标；

Δ为前视距离，指的是船舶在当前目标航迹线上的垂向投影点Q向前延长的一段距离，延长至期望航迹点P_LOS。在传统的LOS算法中，Δ往往取一定值，而对曲线的跟踪中，曲率会发生变化。为取得好的追踪效果，在本发明改良的LOS引导律中，Δ是一个根据目标航迹上目标航迹点处的曲率而调整的变量，根据不同航迹点的曲率来调节Δ值，并求解期望航向角。

设目标航迹上的目标航迹点处曲率为K，则前视距离Δ随曲率的变化式为：

Δ＝(Δ_max-Δ_min)e^-λK+Δ_min (22)

式中，Δ_max，Δ_min分别为所设置的最大、最小阈值，e为自然常数，λ＞0，表示变化律的收敛速度。

目标航迹上的目标航迹点处曲率K的计算方法如下：

设目标航迹曲线方程为y＝f(x)，航迹上某目标航迹点处对应有相应曲率圆，令其曲率半径为r，已知曲线在某点处的一阶以及二阶导数，就可以求出此处曲率圆半径：

得到曲率圆半径之后，针对目前曲线上所追踪的目标航迹点P_i(x_i,y_i)，此时对应目标航迹点的曲率K_i表示为：

将式(6)带入式(4)即可计算出对应的前视距离Δ。

参见图5，针对大曲率的目标航迹，利用本发明改良的LOS引导率，此时前视距离较小，跟踪点紧靠正在急剧变向的目标航线，能够减小长时间控制下的控制误差，提高航迹控制精度，使船体贴紧航线行驶。

参见图6，针对小曲率的目标航迹，利用本发明改良的LOS引导率，此时前视距离较大，逼近趋势放缓，可保证船舶平滑贴近曲线，以避免过快贴近航迹导致控制超调，同时也保证了航迹跟踪的控制精度。

步骤3、结合模糊处理设计PID控制器，更新船舶的动力参数。

图7为PID控制器流程原理图，其具体实施步骤如下：

步骤31、基于位置式PID控制原理设计控制方程，并根据仿真或经验公式确定初始参数，得到船舶动力参数的初步控制器：

式中，out(k)为控制器输出，e(k)为当前误差，j为迭代数，k为当前迭代次数，

表示自第0到第k次迭代的累计误差和，e(k-1)为前一次误差，T为迭代周期，K_p为比例系数，K_I为积分系数，K_D为微分系数；

步骤32、利用模糊控制器结合数据库、规则库对初步控制器进行模糊处理。

如图8为模糊控制器的流程图，模糊控制器主要是将输入的精确量转化为模糊量，利用知识库决定模糊量处理方式，规则库用于存放依据专家知识或经验制定的模糊控制规则，决定输出量与输入量之间的关系。

模糊控制器以船舶运动参数误差值e以及其变化率ec作为输入量，结合相应数据库、规则库进行模糊推理并解模糊，最终输出PID参数的变化量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D。

步骤33、根据模糊控制器更新控制器增益系数，得到最终控制器方程，输出船舶动力响应参数out(k)：

式中，ΔK_p、ΔK_I、ΔK_D分别为K_P、K_I、K_D的变化量。

步骤4、根据步骤3更新船舶动力状态，船舶运动状态发生改变，返回步骤1中获取船舶现阶段位置、运动参数，再次利用步骤2的LOS算法得到航速、航向的误差，输入步骤3的PID控制器中，不断反复迭代，最终控制船舶沿目标航迹行驶。具体包括以下实施步骤：

步骤41、根据步骤3中PID控制器输出更新包括船舶的舵角、推力在内的动力参数；

步骤42、船舶在所设迭代时间内进行动力响应，返回至步骤1中，更新船舶的位置、运动信息；

步骤43、根据更新后的位置、运动信息，首先判断是否需要进行跟踪点切换，由步骤2中改良的LOS算法求出下一时刻的期望速度、期望航向角，再次进入步骤3中进行控制，循环步骤1-4，控制船舶沿预期航线行驶。

判断是否需要进行跟踪点切换的依据如下：

以当前所跟踪目标航迹点的下一航迹点P_i+1(x_i+1,y_i+1)为圆心，假设一个半径为R₀的过渡圆，当船舶驶入此圆的范围内时，看作船舶已经到达这一航迹点，开始执行对此点的跟踪，则满足到达该点附近的条件为：

满足条件后，执行切换航迹点的操作，使i＝i+1，再转而求出下一个航迹点对应的期望航向角。

图9-10为按照本发明方法所进行的航迹控制仿真模拟。如图9所示，船舶可以有效跟踪曲率存在连续变化的目标航线，验证了基于变前视距离LOS算法在针对不同曲率航线进行航迹控制的有效性；图10表示横向偏差随运行时间的变化，可以看出，本发明在初始阶段可较快引导船舶逼近预期航线；整个跟踪过程的最大横向误差出现在x＝100m，即曲率最大的转艏处，仅为1.2m。综上，进一步证明了改良LOS引导律的合理有效。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、船舶跟踪由一系列航迹点生成的目标航迹，并根据船舶配备的导航、传感模块获取船舶的位置、运动信息；

步骤2、设计基于曲率变前视距离的LOS算法：根据目标航迹、船舶位置，设计速度控制率，从而得到船舶在不同位置所需要的期望速度，并基于航迹点曲率更新前视距离，结合前视距离计算出期望航向角，以得到此时航速、航向的误差，输入至PID控制器中；

所述基于曲率变前视距离的LOS算法具体包括以下步骤：

步骤21、对船舶进行航迹跟踪时的几何模型进行快速逼近区与曲线跟踪区的划分；

步骤22、在快速逼近区，设计速度控制率，更新期望速度，使船舶能快速逼近航迹；

步骤23、在曲线跟踪区，首先计算目前跟踪的航迹点的曲率，根据曲率计算更新前视距离，从而计算期望航向角；

步骤3、结合模糊处理设计PID控制器，更新船舶的动力参数；

步骤4、根据步骤3更新船舶动力状态，船舶运动状态发生改变，返回步骤1中获取船舶现阶段位置、运动参数，再次利用步骤2的LOS算法得到航速、航向的误差，输入步骤3的PID控制器中，不断反复迭代，最终控制船舶沿目标航迹行驶。

2.根据权利要求1所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，步骤1具体包括以下步骤：

船舶所跟踪的目标航迹由一系列航迹点组成，假设P_i(x_i,y_i)、P_i+1(x_i+1,y_i+1)为两相邻航迹点，i表示组成目标航迹的第i个航迹点，并认为P_i为当前的目标航迹点，在跟踪过程中，由船舶所配备的导航、传感设备得到船舶此时的位置信息(x、y)，航速u和航向

3.根据权利要求1所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，步骤22中进行如下变速设计，使船舶能快速逼近航迹：

其中，u_LOS为船舶的期望速度；y_e表示船舶在当前位置对目标航迹点P_i的横向偏差；y_set为同目标航迹点最大横向距离，y_min为两航区交界处同目标航迹点的横向距离，u_max和u_min为给定的船舶纵向速度的两个阈值，γ>0，表示速度变化收敛的速率。

4.根据权利要求1所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，期望航向角

为：/>

为目标航迹同大地坐标系Y轴的夹角，有：

式中，设目标航迹曲线方程为y＝f(x)，

表示目标航迹曲线的一阶导数；

为根据前视距离计算得到的中间航向角，/>

y_e表示船舶在当前位置对目标航迹点的横向偏差，定义横向偏差y_e、纵向偏差x_e为：

式中，x、y分别为船舶的坐标；x_i、y_i分别为目标航迹点P_i的坐标；

Δ为前视距离，指的是船舶在当前目标航迹线上的垂向投影点Q向前延长的一段距离，延长至期望航迹点P_LOS，在改良的LOS引导律中，Δ是一个根据目标航迹上目标航迹点处的曲率而调整的变量。

5.根据权利要求4所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，设目标航迹上的目标航迹点处曲率为K，则前视距离Δ随曲率的变化式为：

Δ＝(Δ_max-Δ_min)e^-λK+Δ_min (4)

式中，Δ_max，Δ_min分别为所设置的最大、最小阈值，e为自然常数，λ＞0，表示变化律的收敛速度。

6.根据权利要求5所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，目标航迹上的目标航迹点处曲率K的计算方法如下：

设目标航迹曲线方程为y＝f(x)，航迹上某目标航迹点处对应有相应曲率圆，令其曲率半径为r，已知曲线在某点处的一阶以及二阶导数，就可以求出此处曲率圆半径：

得到曲率圆半径之后，针对目前曲线上所追踪的目标航迹点P_i(x_i,y_i)，此时对应目标航迹点的曲率K_i表示为：

将式(6)带入式(4)即可计算出对应的前视距离Δ。

7.根据权利要求1所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：

步骤31、基于位置式PID控制原理设计控制方程，并根据仿真或经验公式确定初始参数，得到船舶动力参数的初步控制器：

式中，out(k)为控制器输出，e(k)为当前误差，j为迭代数，k为当前迭代次数，

表示自第0到第k次迭代的累计误差和，e(k-1)为前一次误差，T为迭代周期，K_p为比例系数，K_I为积分系数，K_D为微分系数；

步骤32、利用模糊控制器结合数据库、规则库对初步控制器进行模糊处理；

步骤33、根据模糊控制器更新控制器增益系数，得到最终控制器方程，输出船舶动力响应参数out(k)：

式中，ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D分别为K_p、K_I、K_D的变化量。

8.根据权利要求1所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，步骤4具体包括以下步骤：

步骤41、根据步骤3中PID控制器输出更新包括船舶的舵角、推力在内的动力参数；

步骤42、船舶在所设迭代时间内进行动力响应，返回至步骤1中，更新船舶的位置、运动信息；

步骤43、根据更新后的位置、运动信息，首先判断是否需要进行跟踪点切换，由步骤2中改良的LOS算法求出下一时刻的期望速度、期望航向角，再次进入步骤3中进行控制，循环步骤1-4，控制船舶沿预期航线行驶。

9.根据权利要求8所述的基于变前视距离LOS算法的船舶航迹控制方法，其特征在于，步骤43中，判断是否需要进行跟踪点切换的依据如下：

以当前所跟踪目标航迹点的下一航迹点P_i+1(x_i+1,y_i+1)为圆心，假设一个半径为R₀的过渡圆，当船舶驶入此圆的范围内时，看作船舶已经到达这一航迹点，开始执行对此点的跟踪，则满足到达该点附近的条件为：

满足条件后，执行切换航迹点的操作，使i＝i+1，再转而求出下一个航迹点对应的期望航向角。

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