JP2022064819A - 波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航路のリアルタイム最適化方法及び航行方法 - Google Patents
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Abstract
Description
出会い角αの絶対値が90°に等しい時、無人ボートは現在の航行状態を保持して次の航跡ポイントまで航行する。
波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航行方法は、以下のステップを含む。
前記第i航跡ポイントと第i+1航跡ポイントとの間の航路最適化の具体的な方法は以下のとおりである。
具体的な実施形態1
|α|=90の時、横波と称する。
であり、ここで、E2minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーである
具体的な実施形態2
等しくない場合第i航跡ポイントと第i+1航跡ポイントとの間の航路を最適化する必要があり、最適化は以下の2つの状況を含む。
ここで、E1minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーである。
ここで、E2minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーである。
Claims (5)
- 無人ボートの航行過程において、
出会い角αの絶対値が90°に等しい時、無人ボートは現在の航行状態を保持して次の航跡ポイントまで航行し、
無人ボートの船首方向を調整して波の伝播方向と一致させ且つ無人ボートの推進装置をオフにして、無人ボートに波による推進により距離L1を航行させてから、推進装置をオンにして且つ無人ボートの航行方向を角度β1偏向し、航路の最適化を完了し、
Lは2つの航跡ポイント間の直線距離であり、β1により推進装置の現在出力エネルギーを最小にすることができ、
E1minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーであり、Pは無人ボートが受ける前進抵抗であり、Wfairは無人ボートが受ける追い波推進力であり、
無人ボートの船首方向を調整して波の伝播方向と逆にして且つ無人ボートの推進装置をオフにして、無人ボートに水中翼の推力により距離L2を航行させてから、推進装置をオンにして且つ無人ボートの航行方向を角度β2偏向し、航路の最適化を完了し、
β2により推進装置の現在出力エネルギーを最小にすることができ、
E2minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーであり、Wrは無人ボートが受ける向い波抵抗であり、Wtは無人ボートが受ける水中翼による推進力であることを特徴とする、波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航路のリアルタイム最適化方法。 - グリッド化された地図上で無人ボートのオフライン経路を計画し、且つオフライン経路における離散的な航跡ポイントを取得し、ここでは、各航跡ポイント間にいずれも障害物がなく且つ無人ボートが各航跡ポイントを通過できるものとして、iを各航跡ポイントの番号として設定し且つその初期値を0とするステップ1と、
自然エネルギーを利用して無人ボートを駆動して第i航跡ポイントから第i+1航跡ポイントへ航行させ、同時に第i航跡ポイント付近の波浪環境情報を収集し、且つ該波浪環境情報を第i航跡ポイントと第i+1航跡ポイントとの間の波浪情報とするステップ2と、
自然エネルギー駆動下での無人ボートの出会い角αを計算するステップ3と、
|α|が90°に等しいか否かを判断し、等しい場合無人ボートはオフライン経路に従って航行し続け、等しくない場合第i航跡ポイントと第i+1航跡ポイントとの間の航路を最適化し、
前記第i航跡ポイントと第i+1航跡ポイントとの間の航路最適化の具体的な方法は以下のとおりであり、
無人ボートの船首方向を調整して波の伝播方向と一致させ且つ無人ボートの推進装置をオフにして、無人ボートに波の推進力により距離L1を航行させてから、推進器をオンにして且つ無人ボートの航行方向を角度β1偏向して第i+1航跡ポイントに向かって航行させ、
Lは2つの航跡ポイント間の直線距離であり、β1により推進装置の現在出力エネルギーを最小にすることができ、
E1minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーであり、Pは無人ボートが受ける前進抵抗であり、Wfairは無人ボートが受ける追い波推進力であり、
無人ボートの船首方向を調整して波の伝播方向と逆にして且つ無人ボートの推進装置をオフにして、無人ボートに水中翼の推力により距離L2を航行させてから、推進装置をオンにして且つ無人ボートの航行方向を角度β2偏向し第i+1航跡ポイントに向かって航行させ、
E2minは推進装置の現在の出力の最小エネルギーであり、Wrは無人ボートが受ける向い波抵抗であり、Wtは無人ボートが受ける水中翼による推進力であるステップ4と、
iがnと等しいか否かを判断し、等しい場合無人ボートは終点に到達して航行を終了し、等しくない場合i=i+1としてから、ステップ2に戻り、nは航跡ポイントの総数であるステップ5と、
を含むことを特徴とする、波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航行方法。 - ステップ1において、自然エネルギーを利用して無人ボートを駆動する条件において、タスク要件及びエネルギーシステムの捕捉要件に基づき、グリッド化された地図上で無人ボートのオフライン経路を計画することを特徴とする、請求項2に記載の波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航行方法。
- ステップ2において、無人ボートに搭載された波浪センサを介して波浪情報を取得し、前記波浪情報は波高H、波長λ、波周期T、波速C及び波向角を含むことを特徴とする、請求項2に記載の波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航行方法。
- ステップ3における出会い角αは無人ボートの船首方位角と波向角との差であることを特徴とする、請求項2に記載の波による推進を考慮した自然エネルギー駆動無人ボートの航行方法。
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