[发明专利]一种船舶航行动静态路径自主切换控制方法

权利要求书

1.一种船舶航行动静态路径自主切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于视距导航算法LOS形成的半径大小可变的LOS圆计算得到LOS圆与当前路径段所在直线的交点坐标，并从两个交点坐标中确定LOS点坐标；

S2、根据不同不确定因素和不同场景变更至对应的路径段切换策略，并计算得到新的船首向追踪点；

S3、对路径段切换策略进行优化，考虑当前路径段上存在障碍物碰撞风险的场景。

2.根据权利要求1所述的一种船舶航行动静态路径自主切换控制方法，其特征在于，S1具体为：

设当前路径段起点坐标为P_n(x_n,y_n)，终点坐标为P_n+1(x_n+1,y_n+1)，船舶坐标为O_b(x_b,y_b)，船舶与当前路径段的距离e表示为：

其中，为路径段斜率；

为保证LOS圆与当前路径段所在直线存在交点，LOS圆半径定义如下：

R_los＝e+aL (2)

其中，L为船舶船长，a为与船速有关的参数，a的大小影响路径跟随效果且通过测试进行选取；

LOS圆与当前路径段所在直线的交点通过求解式(3)得到：

求解得到两个交点(x_L1，y_L1)，(x_L2，y_L2)，在LOS导航算法中任意选取其中一个交点作为LOS点，其坐标表示为：

其中，x_LOS、y_LOS分别为LOS点的横纵坐标。

结合式(1)-(4)计算得到LOS点坐标。

3.根据权利要求2所述的一种船舶航行动静态路径自主切换控制方法，其特征在于，a的取值范围为[1,4]。

4.根据权利要求2所述的一种船舶航行动静态路径自主切换控制方法，其特征在于，S2具体为：

(1)当LOS点在路径段的反向延长线时，此时为了快速进入预设路径，选取路径段起始点P_n作为当前时刻新的船首向追踪点，即：

其中，x_LOS'、y_LOS'分别为新的船首向追踪点的横纵坐标。

(2)当船舶LOS点在路径段的正向延长线时，则考虑是否需要切换至下一条路径段，切换策略根据任务需求所制定，当船舶执行探测类任务进行路径跟随时，船舶应尽可能走完预设路径上的所有路径段，因此不进行路径段切换，将路径段起始点Pk作为当前时刻的船首向追踪点，即：

其中，T_A表示判断任务类型的布尔变量，船舶执行探测类任务时T_A＝0，船舶执行目标点追踪类任务时T_A＝1；

(3)当船舶执行目标点追踪类任务进行路径跟随时，船舶应尽可能快速的达到路径终点，此时应切换至下一路径段进行路径跟随，然后根据下一路径段的起终点位置和船舶当前位置重新进行船首向追踪点计算和路径段切换判断；同时在路径段切换时还需考虑当前路径段是否为预设路径的最后一条路径段，如果是则不再进行路径段切换，将当前路径段终点作为新的船首向追踪点。