CN117666564A - 无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质 - Google Patents
无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117666564A CN117666564A CN202311544372.6A CN202311544372A CN117666564A CN 117666564 A CN117666564 A CN 117666564A CN 202311544372 A CN202311544372 A CN 202311544372A CN 117666564 A CN117666564 A CN 117666564A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- azimuth angle
- preset
- deflection angle
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 50
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005312 nonlinear dynamic Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明涉及无人船技术领域，其公开了一种无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质。其中方法包括：根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。本发明实施例可精确控制无人船的位置和具有较强的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无人船技术领域，尤其涉及一种无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质。
背景技术
近年来，随着自动化和人工智能技术的不断进步，无人船已成为现实，并且在各种领域都展现了潜在的应用价值，例如旅游业、交通运输、渔业、水质监测以及紧急救援等。随着无人船应用领域的扩展，带来了更加复杂多变的任务场景，同时也对无人船的控制技术提出了更高的要求。在休闲钓鱼、水质检测等任务中，往往需要无人船在某一位置进行定点悬停。对于欠驱动无人船，只能通过调整船只的航向来实现船只的定点控制。然而，这种定点控制方法的精度和稳定性会受到限制，尤其在风浪或有干扰环境下难以精确控制船只的位置，抗干扰能力较低。含矢量推进的无人船具有全自由度驱动能力，但是矢量推进又会带来冗余自由度的多解问题，如何高效使用矢量推进器并实现较高抗干扰能力以实现定点控制是一个技术难题。
发明内容
本发明实施例提供了一种无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质，旨在解决现有无人船定点控制方法难以精确控制无人船的位置及抗干扰性较低的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种无人船定点控制方法，其包括：
根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；
若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；
获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；
根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；
根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。
第二方面，本发明实施例还提供了一种无人船定点控制装置，其包括：
第一获取单元，用于根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；
第二获取单元，用于若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；
得到单元，用于获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；
计算单元，用于根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；
移动单元，用于根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。
第三方面，本发明实施例还提供了一种无人船，其包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时可实现上述方法。
本发明实施例提供了一种无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质。其中，所述方法包括：根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。本发明实施例的技术方案，先获取目标位置的位置参数、当前位置坐标以及当前方位角，根据当前位置坐标、当前方位角以及位置参数得到矢量推进器偏转角度；根据矢量推进器偏转角度、当前位置坐标、当前方位角以及位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数得到油门值，以矢量推进器偏转角度和油门值控制无人船向目标位置移动，并维持在目标位置附近，实现了无人船的定点位置控制；通过矢量推进器偏转角度和油门值可精确控制无人船的位置，提高了无人船的抗干扰性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种无人船配置了矢量推进系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种无人船定点控制方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种无人船与目标位置点相对位置的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种无人船定点控制方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种无人船定点控制方法的子流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种无人船定点控制方法的子流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种无人船定点控制方法的子流程示意图；
图8为本发明实施例提供的无人船的定点控制器实现定点任务控制的设计框图；
图9为本发明实施例提供的一种无人船定点控制装置的示意性框图；
图10为本发明实施例提供的一种无人船的示意性框图。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为 “当... 时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
在本发明实施例中，与传统的基于固定推进器的无人船不同，本实施例的无人船基于矢量推进系统配备了多个可转向的推进器,这种推进器采用角度偏转电机改变螺旋桨的推力方向，通常安装在无人船船体的不同位置。如图1所示，图1为本发明无人船配置了矢量推进系统的结构示意图，其中，点O为船中心点，位置点1和位置点4为固定推进器，固定推进器螺旋桨正转产生的推力方向即为船头方向。位置点2和位置点3为矢量推进器，矢量推进器能够以船头方位角为起始角度，实现顺时针或逆时针的角度偏转，从而改变推力的方向。通过对矢量推进器的控制，无人船可以在多个方向上实现精确推进，为实现定点任务的定点控制算法的设计提供了更多的可能性。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的无人船定点控制方法的流程示意图。所述无人船定点控制方法应用于无人船，可用于控制无人船移动，例如执行定点任务，控制无人船保持在目标位置附近。下面对所述无人船定点控制方法进行详细说明。如图2所示，该方法包括以下步骤S100-S140。
S100、根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中。
在本发明实施例中，用户可以通过终端设备向无人船发送遥控指令，以遥控无人船到达目标位置，该目标位置即为用户想要无人船定点停靠的目标位置点。无人船根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中。其中，所述位置参数包括位置坐标和方位角，所述位置坐标为所述目标位置的经纬度值。例如，将目标位置点设为P 0，即目标位置点的位置坐标为，其中，为经度，/>为纬度。在获取目标位置的位置坐标的同时，获取并存储无人船在目标位置的方位角作为目标位置的方向角，记作/>。
S110、若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数。
在本发明实施例中，无人船到达目标位置后，受水流或风速的影响，会使得无人船会逐渐偏离目标位置，其在目标位置的方位角也会发生变化。为控制无人船维持在目标位置附近，用户可通过终端设备向无人船下达定点任务指令，该定点任务指令可用于控制无人船维持在目标位置。无人船若接收到定点任务指令，则从数据库中获取位置参数，即获取目标位置的位置坐标和方位角。
S120、获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度。
在本发明实施例中，若无人船开始执行定点任务指令，则获取无人船当前所在位置的坐标及方位角（即当前位置坐标和当前方位角），如图3（a）所示，若目标位置为，无人船当前位置为/>，则目标位置点P 0与当前位置点P之间的距离为d。获取得到当前位置坐标和当前方位角后，根据当前位置坐标、当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度。可理解地，所述矢量推进器偏转角度即为矢量推进器顺时针或逆时针进行偏转的角度。
请参阅图4，在一实施例中，例如，在本发明实施例中，所述步骤S120包括如下步骤S121-S123。
S121、获取所述当前位置坐标及所述当前方位角；
S122、根据所述当前位置坐标及所述位置坐标得到当前位置的指向方位角；
S123、计算所述指向方位角与所述当前方位角的差值，得到所述矢量推进器偏转角度。
在本发明实施例中，获取当前位置的坐标和方位角，其中，获取当前位置的方位角可通过船只上的传感器实时获取得到。此外，还可以通过传感器实时获取无人船方位角即船头方向，记为。需要说明的是，在本实施例中，固定推进器螺旋桨正转产生的推力方向与船头一致，均为/>。矢量推进器相对于船头方向的偏转角度记为/>，顺时针偏转时/>为正值，逆时针偏转/>则为负值。为了实现无人船的定点控制，需要令矢量推进器的朝向始终指向目标位置点，并靠近目标位置点移动，则根据当前位置坐标及目标位置的位置坐标得到当前位置的指向方位角，也即根据当前位置点P的经纬度信息与目标位置点P 0的经纬度信息，可以计算出无人船当前位置点P指向目标点P 0的方位角，记作/>，即指向方位角为/>。然后计算所述指向方位角与所述当前方位角的差值，得到所述矢量推进器偏转角度：，由此可得到矢量推进器的偏转角度为/>。还需要说明的是，在本实施例中的绝对角度值均基于导航坐标系。
请参阅图5，在一实施例中，例如，在本发明实施例中，所述步骤S123之后还可包括如下步骤S124-S126。
S124、判断所述矢量推进器偏转角度是否处于预设范围内；
S125、若所述矢量推进器偏转角度处于预设范围内，则通过预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第一预设标记位；
S126、若所述矢量推进器偏转角度不处于预设范围内，则通过所述预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第二预设标记位。
在本发明实施例中，由于无人船上配置的矢量推进器受限于自身特性，只能以船头方向为起始角度，顺时针或逆时针旋转，即/>。如图3(b)所示,当目标点P位于无人船的后方时（即/>），矢量推进器无法偏转/>以螺旋桨正转的方式使船只靠近目标点P。为了解决这一问题，可以令矢量推进器的尾部指向目标点，以螺旋桨反转的方式使无人船倒退至目标位置点P。因此，需要对矢量推进器偏转角度进行判断，判断矢量推进器偏转角度是否处于预设范围内，即判断/>是否处于/>范围内，若矢量推进器偏转角度处于预设范围内，则通过预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第一预设标记位；若矢量推进器偏转角度不处于预设范围内，则通过预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第二预设标记位，其中，所述预设标记函数为sign函数，可用于设置矢量推进器偏转角度的标记位f，通过标志位f来区分目标位置点是位于无人船当前位置的前方还是后方，sign函数具体实现如下：
其中，当矢量推进器偏转角度处于预设范围内（即），/>被标记为1（即第一预设标记位）；当矢量推进器偏转角度不处于预设范围内（），/>被标记为-1（即第二预设标记位）。
请参阅图6，在一实施例中，例如，在本发明实施例中，所述步骤S126之后还包括如下步骤S127-S129。
S127、对所述矢量推进器偏转角度的标记位进行识别；
S128、若所述矢量推进器偏转角度的标记位为所述第一预设标记位，则保持所述矢量推进器偏转角度不变；
S129、若所述矢量推进器偏转角度的标记位为所述第二预设标记位，则计算所述矢量推进器偏转角度与预设矫正值之和得到目标偏转角度，并将所述目标偏转角度作为所述矢量推进器偏转角度。
在本发明实施例中，无人船对矢量推进器偏转角度的标记位进行识别，以根据识别的标记位控制矢量推进器的螺旋桨是以正转还是反转的方式向目标位置点移动。其中，若识别的标记位为第一预设标记位（即标记位为1），说明得到的矢量推进器偏转角度处于预设范围内，则保持所述矢量推进器偏转角度不变，此时矢量推进器2和3的螺旋桨以正转的方式向目标点移动；若识别的标记位为第二预设标记位（即标记位为-1），说明得到的矢量推进器偏转角度不处于预设范围内，则计算所述矢量推进器偏转角度与预设矫正值之和得到目标偏转角度，并将所述目标偏转角度作为所述矢量推进器偏转角度，此时矢量推进器2和3的螺旋桨以反转的方式向目标点移动。具体实现如下：
其中，所述预设矫正值为180°，目标偏转角度为：，目标偏转角度即为矢量推进器2和3的螺旋桨以反转方式转动的偏转角度。
S130、根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值。
在本发明实施例中，得到无人船的矢量推进器偏转角度后，则计算无人船的矢量推进器和固定推进器向目标位置点移动的油门值：根据当前位置坐标、当前方位角以及目标位置的位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数进行计算，以得到矢量推进器和固定推进器的油门值。其中，所述预设动力学模型是根据无人船船体结构、推进器安装位置以及推进器功率与推力关系曲线等已知信息，建立的非线性动力学模型。该动力学模型的状态量为，其中/>为纵向速度，/>为横向速度，/>为角速度；动力学模型的输入量为/>，其中/>分别4个推进器的油门值，/>和/>为矢量推进器的转角值，模型的输出量为/>，其中，/>和/>分别为无人船的位置点和方位角。需要说明的是，所述状态量/>也作为该动力学模型的输入量，与输入量u一起作为模型的输入量。该动力学模型可以根据无人船当前位置、当前方位角以及时间间隔，预测出下一时刻的位置和方位角。还需要说明的是，在本实施例中，所述预设函数为损失函数或代价函数。
请参阅图7，在一实施例中，例如，在本发明实施例中，所述步骤S130包括如下步骤S131-S134。
S131、将所述矢量推进器偏转角度及获取的当前位置的油门值作为控制量；
S132、将获取的当前位置的纵向速度、横向速度以及角速度作为状态量；
S133、基于所述预设动力学模型，根据所述控制量、所述状态量以及预设时间间隔预测下一时刻的位置坐标和方位角，并将下一时刻的位置坐标和方位角作为下一位置坐标和下一方位角；
S134、根据所述下一位置坐标、所述下一方位角、所述位置坐标以及所述方位角，通过所述预设函数计算得到所述油门值。
在本发明实施例中，获取无人船当前位置的油门值、纵向速度、横向速度以及角速度，将矢量推进器偏转角度和当前位置的油门值作为控制量，将当前位置的纵向速度、横向速度以及角速度作为状态量，动力学模型根据控制量和状态量以及预设时间间隔预测下一时刻的位置坐标和方位角，并根据下一位置坐标、下一方位角、目标位置的位置坐标以及目标位置的方位角，通过预设函数计算得固定推进器和矢量推进器的油门值。需要说明的是，在本实施例中，所述预设函数为代价函数。
定点任务的控制目标是使无人船以特定的姿态维持在目标位置点附近，无人船上配置有定点控制器，其可接收定点任务以控制无人船维持在目标点附近。如图8所示，图8为无人船的定点控制器实现定点任务控制的设计框图，为实现定点任务的控制目标，需结合动力学模型和代价函数将定点任务转化为一个优化问题，其中，代价函数J可以表示为：
其中，为预测序列长度，/>为/>时刻无人船与目标位置点之间的距离，为/>时刻无人船的方位角与目标位置的方位角之间的差值。具体地，根据代价函数J的表达式，其计算油门值的过程为：计算下一位置坐标与目标位置坐标之差，得到下一位置坐标与目标位置的位置坐标之间的距离d，计算下一方位角与目标位置的方位角之差，得到下一方位角与目标位置的方位角的差值，将所述代价函数的输出值设置为预设最小值，根据所述距离及所述差值通过所述代价函数计算得到固定推进器和矢量推进器的油门值。需要说明的是，在实施例中，是将定点任务的控制目标转化为代价函数的最优化问题，令代价函数J的输出值至为最小值，即可使无人船实现定点任务，其中，在本实施例中，可使用的序列二次规划法（SQP）求解代价函数J，在其它实施中，还可使用梯度下降法、内点法等进行求解。当代价函数的输出值为预设最小值时，可求解出在预测序列长度内的最优输入，也即可求解出固定推进器和矢量推进器/>的值，/>的值分别作为推进器1~4的油门值。其中，需要说明的是，矢量推进器2和3的偏转角度/>和/>已在步骤S120中已求出，因此，这里代价函数J仅需求解出4个推进器的油门值即可。
S140、根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。
在本发明实施例中，得到油门值后，无人船的定点任务控制器向固定推进器和矢量推进器下发求解得到的油门值，和向矢量推进器下发偏转角度，固定推进器和矢量推进器响应控制器下发的指令，将当前油门值改为控制器下发的油门值，固定推进器和矢量推进器根据下发的油门值和偏转角度控制无人船向目标位置移动。并且，无人船将当前状态量（纵向速度、横向速度/>，角速度/>）反馈至动力学模型中。通过固定推进器和矢量推进器实现的基于矢量推进系统的无人船，实现了精度更高、抗干扰性更强的定点任务控制，使得基于矢量推进系统的无人船的环境适应性更强，适合众多复杂多变的任务场景。
图9是本发明实施例提供的一种无人船定点控制装置200的示意性框图。如图9所示，对应于以上无人船定点控制方法，本发明还提供一种无人船定点控制装置200。该无人船定点控制装置200包括用于执行上述无人船定点控制方法的单元，该装置可以被配置于无人船中。具体地，请参阅图9，该无人船定点控制装置200包括第一获取单元201、第二获取单元202、得到单元203、第一计算单元204以及移动单元205。
其中，所述第一获取单元201用于用于根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；所述第二获取单元202用于若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；所述得到单元203用于获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；所述第一计算单元204用于根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；所述移动单元205用于根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。
在某些实施例，例如本实施例中，所述第一获取单元201包括第一获取子单元及存储子单元。
其中，所述第一获取子单元用于获取所述目标位置的所述位置坐标和所述方位角；所述存储子单元用于将所述位置坐标和所述方位角存储至数据库中，其中，所述位置坐标为所述目标位置的经纬度值。
在某些实施例，例如本实施例中，所述得到单元203包括第二获取子单元、第一得到子单元以及第一计算子单元。
其中，所述第二获取子单元用于获取所述当前位置坐标及所述当前方位角；所述第一得到子单元用于根据所述当前位置坐标及所述位置坐标得到当前位置的指向方位角；所述第一计算子单元用于计算所述指向方位角与所述当前方位角的差值，得到所述矢量推进器偏转角度。
在某些实施例，例如本实施例中，所述无人船定点控制装置200还包括判断单元206、第一设置单元207以及第二设置单元208。
其中，所述判断单元206用于判断所述矢量推进器偏转角度是否处于预设范围内；所述第一设置单元207用于若所述矢量推进器偏转角度处于预设范围内，则通过预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第一预设标记位；所述第二设置单元208用于若所述矢量推进器偏转角度不处于预设范围内，则通过所述预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第二预设标记位。
在某些实施例，例如本实施例中，所述无人船定点控制装置200还包括识别单元209、保持单元210以及第二计算单元211。
其中，所述识别单元209用于对所述矢量推进器偏转角度的标记位进行识别；所述保持单元210用于若所述矢量推进器偏转角度的标记位为所述第一预设标记位，则保持所述矢量推进器偏转角度不变；所述第二计算单元211用于若所述矢量推进器偏转角度的标记位为所述第二预设标记位，则计算所述矢量推进器偏转角度与预设矫正值之和得到目标偏转角度，并将所述目标偏转角度作为所述矢量推进器偏转角度。
在某些实施例，例如本实施例中，所述第一计算单元204包括第一作为子单元、第二作为子单元、预测子单元以及第三计算子单元。
其中，所述第一作为子单元用于将所述矢量推进器偏转角度及获取的当前位置的油门值作为控制量；所述第二作为子单元用于将获取的当前位置的纵向速度、横向速度以及角速度作为状态量；所述预测子单元用于基于所述预设动力学模型，根据所述控制量、所述状态量以及预设时间间隔预测下一时刻的位置坐标和方位角，并将下一时刻的位置坐标和方位角作为下一位置坐标和下一方位角；所述第三计算子单元用于根据所述下一位置坐标、所述下一方位角、所述位置坐标以及所述方位角，通过所述预设函数计算得到所述油门值。
在某些实施例，例如本实施例中，所述第三计算子单元包括第四计算子单元、第五计算子单元、第一设置子单元以及第六计算子单元。
其中，所述第四计算子单元用于计算所述下一位置坐标与所述位置坐标之差，得到所述下一位置坐标与所述位置坐标之间的距离；所述第五计算子单元用于计算所述下一方位角与所述方位角之差，得到所述下一方位角与所述方位角之间的差值；所述第一设置子单元用于将所述代价函数的输出值设置为预设最小值；所述第六设置子单元用于根据所述距离及所述差值通过所述代价函数计算得到所述油门值。
上述无人船定点控制装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图10所示的无人船上运行。
请参阅图10，图10是本发明实施例提供的一种无人船的示意性框图。该无人船300为具有定点位置控制功能的无人驾驶船。
参阅图10，该无人船300包括通过系统总线301连接的处理器302、存储器和网络接口305，其中，存储器可以包括非易失性存储介质303和内存储器304。
该非易失性存储介质303可存储操作系统3031和计算机程序3032。该计算机程序3032被执行时，可使得处理器302执行一种无人船定点控制方法。
该处理器302用于提供计算和控制能力，以支撑整个无人船300的运行。
该内存储器304为非易失性存储介质303中的计算机程序3032的运行提供环境，该计算机程序3032被处理器302执行时，可使得处理器302执行一种无人船定点控制方法。
该网络接口305用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的无人船300的限定，具体的无人船300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。
应当理解，在本发明实施例中，处理器302可以是中央处理单元 (CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器302还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的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。该计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该计算机程序被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序。该计算机程序被处理器执行时使处理器执行上述无人船定点控制方法的任意实施例。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一艘无人船（可以是个人计算机，终端，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种无人船定点控制方法，其特征在于，包括：
根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；
若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；
获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；
根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；
根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。
2.根据权利要求1所述的无人船定点控制方法，其特征在于，所述位置参数包括位置坐标和方位角，所述获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中，包括：
获取所述目标位置的所述位置坐标和所述方位角；
将所述位置坐标和所述方位角存储至数据库中，其中，所述位置坐标为所述目标位置的经纬度值。
3.根据权利要求2所述的无人船定点控制方法，其特征在于，所述获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度，包括：
获取所述当前位置坐标及所述当前方位角；
根据所述当前位置坐标及所述位置坐标得到当前位置的指向方位角；
计算所述指向方位角与所述当前方位角的差值，得到所述矢量推进器偏转角度。
4.根据权利要求3所述的无人船定点控制方法，其特征在于，所述计算所述指向方位角与所述当前方位角的差值，得到所述矢量推进器偏转角度之后，还包括：
判断所述矢量推进器偏转角度是否处于预设范围内；
若所述矢量推进器偏转角度处于预设范围内，则通过预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第一预设标记位；
若所述矢量推进器偏转角度不处于预设范围内，则通过所述预设标记函数将所述矢量推进器偏转角度的标记位设置为第二预设标记位。
5.根据权利要求4所述的无人船定点控制方法，其特征在于，还包括：
对所述矢量推进器偏转角度的标记位进行识别；
若所述矢量推进器偏转角度的标记位为所述第一预设标记位，则保持所述矢量推进器偏转角度不变；
若所述矢量推进器偏转角度的标记位为所述第二预设标记位，则计算所述矢量推进器偏转角度与预设矫正值之和得到目标偏转角度，并将所述目标偏转角度作为所述矢量推进器偏转角度。
6.根据权利要求5所述的无人船定点控制方法，其特征在于，所述根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值，包括：
将所述矢量推进器偏转角度及获取的当前位置的油门值作为控制量；
将获取的当前位置的纵向速度、横向速度以及角速度作为状态量；
基于所述预设动力学模型，根据所述控制量、所述状态量以及预设时间间隔预测下一时刻的位置坐标和方位角，并将下一时刻的位置坐标和方位角作为下一位置坐标和下一方位角；
根据所述下一位置坐标、所述下一方位角、所述位置坐标以及所述方位角，通过所述预设函数计算得到所述油门值。
7.根据权利要求6所述的无人船定点控制方法，其特征在于，所述预设函数为代价函数，所述根据所述下一位置坐标、所述下一方位角、所述位置坐标以及所述方位角，通过所述预设函数计算得到所述油门值，包括：
计算所述下一位置坐标与所述位置坐标之差，得到所述下一位置坐标与所述位置坐标之间的距离；
计算所述下一方位角与所述方位角之差，得到所述下一方位角与所述方位角之间的差值；
将所述代价函数的输出值设置为预设最小值；
根据所述距离及所述差值通过所述代价函数计算得到所述油门值。
8.一种无人船定点控制装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于根据接收到的遥控指令到达目标位置，获取所述目标位置的位置参数，并将所述位置参数存储至数据库中；
第二获取单元，用于若接收到定点任务指令，则从所述数据库中获取所述位置参数；
得到单元，用于获取当前位置坐标及当前方位角，根据所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数得到矢量推进器偏转角度；
计算单元，用于根据所述矢量推进器偏转角度、所述当前位置坐标、所述当前方位角以及所述位置参数，基于预设动力学模型通过预设函数计算得到油门值；
移动单元，用于根据所述矢量推进器偏转角度及所述油门值向所述目标位置移动。
9.一种无人船，其特征在于，所述无人船包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时可实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311544372.6A CN117666564A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311544372.6A CN117666564A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117666564A true CN117666564A (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=90083648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311544372.6A Pending CN117666564A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117666564A (zh) |
-
2023
- 2023-11-20 CN CN202311544372.6A patent/CN117666564A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9377780B1 (en) | Systems and methods for determining a heading value of a marine vessel | |
| CN108073175B (zh) | 基于虚拟艇自适应规划的欠驱动无人艇编队智能控制方法 | |
| WO2016104030A1 (ja) | 移動体制御装置、移動体制御方法、および移動体制御プログラム | |
| JP2017154734A (ja) | 改良した船舶操縦方法およびシステム | |
| JPWO2016104030A6 (ja) | 移動体制御装置、移動体制御方法、および移動体制御プログラム | |
| CN110308719B (zh) | 一种水面无人艇路径跟踪控制方法 | |
| CN113885534B (zh) | 一种基于智能预测控制的水面无人船路径跟踪方法 | |
| US20190176945A1 (en) | Acoustic Response Control System | |
| KR102157857B1 (ko) | 소나를 이용한 기뢰 식별 기능을 구비하는 무인 잠수정 | |
| CN114879671A (zh) | 一种基于强化学习mpc的无人艇轨迹跟踪控制方法 | |
| CN115617052B (zh) | 流速下的无人船入库方法、装置、计算机设备及存储介质 | |
| CN111240360B (zh) | 用于导引飞行装置跟踪目标的方法、计算机系统和介质 | |
| JP4213518B2 (ja) | 移動体の制御方法及び制御装置 | |
| CN117666564A (zh) | 无人船定点控制方法、装置、无人船及存储介质 | |
| CN114228936A (zh) | 一种抛料控制方法、装置及航行设备 | |
| KR102053863B1 (ko) | 표적 추종 제어 장치 | |
| Annamalai et al. | Integrated navigation and control system for an uninhabited surface vehicle based on interval Kalman filtering and model predictive control | |
| CN114879651A (zh) | 一种欠驱动无人水面艇动力定位方法 | |
| CN112068550A (zh) | 一种船舶航向跟踪控制的方法 | |
| CN117742352B (zh) | 基于矢量推进无人船的轨迹控制方法、装置、设备及介质 | |
| RU2615848C1 (ru) | Способ управления движущимся судном | |
| CN117970786B (zh) | 一种船舶自主航行决策方法、装置、船舶及存储介质 | |
| CN112783221B (zh) | 船体的速度控制方法、装置以及电子设备 | |
| CN116088298B (zh) | 航速控制方法、航速控制装置、电子设备及存储介质 | |
| CN116880519B (zh) | 一种基于滑模变结构的潜器运动控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |