[发明专利]拖轮护航作业的跟踪巡航方法、系统和存储介质

说明书

本发明公开了一种拖轮护航作业的跟踪巡航方法、系统和存储介质，可广泛应用于船舶技术领域。本发明通过将获取目标船舶和作业拖轮的距离方位信息从附体坐标系的矢量转换为大地坐标系的第二矢量，并根据构建的数学模型和第二矢量构建作业拖轮和目标船舶的误差模型，然后根据第一矢量和误差模型，采用包括李雅普诺夫函数和所述滑模控制面的反步法确定期望速度和期望角速度，再根据期望速度和期望角速度确定目标船舶和作业拖轮之间的控制信息，从而可以使得拖轮根据实际情况进行动力输出，有效降低拖轮燃料的使用量，并可以实现自动控制，有效降低驾驶员工作负荷。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其是一种拖轮护航作业的跟踪巡航方法、系统和存储介质。

背景技术

相关技术中，港口拖轮作为港口系统的重要组成部分，对于港口的现代化建设、绿色化建设、智能化建设是至关重要的。但是，传统拖轮在应用过程中，存在燃料的使用量高和驾驶员工作负荷强的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种拖轮护航作业的跟踪巡航方法、系统和存储介质，能够有效降低拖轮燃料的使用量和驾驶员工作负荷。

一方面，本发明实施例提供了一种拖轮护航作业的跟踪巡航方法，包括以下步骤：

获取目标船舶和作业拖轮的距离方位信息；

构建大地坐标系和附体坐标系；

确定所述距离方位信息在所述附体坐标系的第一矢量；

将所述第一矢量转换为所述大地坐标系的第二矢量；

构建拖轮的数学模型；

根据所述数学模型和所述第二矢量构建所述作业拖轮和所述目标船舶的误差模型；

构建李雅普诺夫函数和滑模控制面；

根据所述第一矢量和所述误差模型，采用反步法确定期望速度和期望角速度；所述反步法包括所述李雅普诺夫函数和所述滑模控制面；

根据所述期望速度和期望角速度确定所述目标船舶和作业拖轮之间的控制信息，所述控制信息包括作业拖轮的推进力期望量和转向力矩期望量。

在一些实施例中，所述获取目标船舶和作业拖轮的距离方位信息，包括：

获取若干个基站与定位标签的脉冲距离，所述若干个基站设置于所述作业拖轮上，所述定位标签设置于所述目标船舶上；

确定每个所述基站对应的圆，所述圆为以基站为中心且以基站对应的脉冲距离为半径生成的圆；

确定所述基站对应圆的交点坐标；

根据所述交点坐标确定所述目标船舶和作业拖轮的距离方位信息。

在一些实施例中，所述若干个基站分别设置于所述作业拖轮的船尾位置、左舷位置和右舷位置。

在一些实施例中，所述李雅普诺夫函数如下公式：