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龙图腾网获悉江苏新扬新材料股份有限公司申请的专利基于改进LOS算法和自适应PID控制的无人船路径跟踪方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120871896B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511381164.8，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权基于改进LOS算法和自适应PID控制的无人船路径跟踪方法及系统是由李俊;靳春阳;王晓春;骆羿;吉松宇;马杰;张靖凯设计研发完成，并于2025-09-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于改进LOS算法和自适应PID控制的无人船路径跟踪方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了无人船控制技术领域内的一种基于改进LOS算法和自适应PID控制的无人船路径跟踪方法，包括以下步骤：步骤1根据具体任务要求，规划好期望路径；步骤2采用改进LOS制导算法进行路径跟踪，在直线跟踪阶段对期望航向角进行补偿；在转弯跟踪阶段采用可变航速和可变半径切点圆参数的方法实现转弯平滑过渡；步骤3根据无人船搭载的惯导等测量设备得到无人船的实际航向，与设定路径的期望航向比较得到差值，采用自适应PID控制方法产生控制信号；步骤4在接收到控制层产生的控制信号后，驱动系统中的执行机构进行相应的变化，使无人船按照期望航向航行，最终实现路径跟踪；本发明通过对传统LOS制导算法进行改进，提高路径跟踪的精度。

本发明授权基于改进LOS算法和自适应PID控制的无人船路径跟踪方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于改进LOS算法和自适应PID控制的无人船路径跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1根据具体任务要求，规划好期望路径； 步骤2外环制导中，采用改进LOS制导算法进行路径跟踪，在直线跟踪阶段对期望航向角进行补偿；在转弯跟踪阶段采用可变航速和可变半径切点圆参数的方法实现转弯平滑过渡； 直线跟踪阶段对期望航向角进行补偿的方法包括： 2-1设计的可变前视距，当横向偏差较大的时候，即大于前视圆半径的时候，将前视距离设置为；随着无人船向期望路径靠近，横向偏差也在缩小，此时希望前视距离变大，实现较为平滑的路径跟踪；可变前视距需满足以下条件： ； 式中，为最小前视距离，为最大可增加前视距离，为大于零的常数，为无人船到期望路径的横向偏差； 2-2计算无人船的最终期望航向角： ； ； ； ； 其中，为航向跟踪的偏差角，为计算出的无人船的期望航向角，为无人船的实际航向角，为需要补偿的航向角，为无人船在航行过程中的最大转向舵角，为偏差角的补偿系数； 转弯跟踪阶段采用可变航速和可变半径切点圆参数的方法实现转弯平滑过渡具体包括： 2-3当航速较大，且弯角度大于90°时，将较大的转弯角度分解为三个较小的转弯角度，路径跟踪由对航路、的跟踪转换为对航路、、、的跟踪，实现转弯的平滑过渡： 2-4当航速较小，且转弯角度小于90°时，前视圆半径会根据当前跟踪路径的实际航速进行调整，若航速越大，则可增加前视距离就会越大；反之，可增加前视距离就会越小；变前视圆半径满足以下条件： ； 式子中，为最小前视距离，为最大可增加前视距离，为当前实际航速，为无人船的最大航速； 步骤3内环控制中，根据无人船搭载的惯导测量设备得到无人船的实际航向，与设定路径的期望航向比较得到差值，采用自适应PID控制方法产生控制信号，内环控制中采用自适应PID控制方法产生控制信号实现对无人船的运动控制，分别设计航速控制器和航向控制器； 自适应航速控制的PID计算公式如下： ； 式中，为PID控制器的比例系数；为PID控制器的积分系数，为积分误差；为PID控制器的微分系数，为微分误差；为当前时刻实际航速与目标航速的差值，为上一时刻计算的航速差值，为航速控制输出的航速值； 自适应航向控制的PID计算公式如下： ； 式中，为PID控制器的比例系数；为PID控制器的积分系数，的取值范围为，为积分误差；为PID控制器的微分系数，的取值范围为，为微分误差；为当前时刻实际航向与目标航向的差值，为上一时刻计算的航向差值，为航向控制输出的航向值； 步骤4执行层中，在接收到控制层产生的控制信号后，驱动系统中的执行机构进行相应的变化，使无人船按照期望航向航行，最终实现路径跟踪。

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