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申请/专利权人：哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地;哈尔滨工程大学

摘要：本发明提供了一种船舶轨迹跟踪方法和设备，涉及轨迹跟踪技术领域，该方法可包括：根据船舶在当前时刻的第一状态量和船舶基于控制时域的控制序列，确定第一状态序列；其中，控制时域为以当前时刻为起点的第一时间段，第一状态序列为船舶基于预测时域的状态序列，预测时域为以当前时刻为起点的第二时间段；获得第二状态序列；其中，第二状态序列为船舶在参考轨迹中的预测时域的状态序列；根据第一状态序列与第二状态序列的差，并结合船舶的控制约束条件，确定船舶基于预测时域的控制序列；从船舶基于预测时域的控制序列中，获得船舶在当前时刻的控制量；根据船舶在当前时刻的控制量，控制船舶运行。本发明提高了轨迹跟踪的精度。

主权项：1.一种船舶轨迹跟踪方法，其特征在于，包括：根据船舶在当前时刻的第一状态量和所述船舶基于控制时域的控制序列，确定第一状态序列；其中，所述控制时域为以所述当前时刻为起点的第一时间段，所述第一状态序列为所述船舶基于预测时域的状态序列，所述预测时域为以所述当前时刻为起点的第二时间段，所述船舶在当前时刻的第一状态量至少包括所述船舶在当前时刻的位置、横向速度、纵向速度、转艏速度和艏向角；从所述船舶的参考轨迹中获得第二状态序列；其中，所述第二状态序列为所述船舶在所述参考轨迹中的所述预测时域的状态序列；根据所述第一状态序列与所述第二状态序列的差，并结合所述船舶的控制约束条件，确定所述船舶基于所述预测时域的控制序列；从所述船舶基于所述预测时域的控制序列中，获得所述船舶在所述当前时刻的控制量；根据所述船舶在所述当前时刻的控制量，控制所述船舶运行；所述根据所述第一状态序列与所述第二状态序列的差，并结合所述船舶的控制约束条件，确定所述船舶基于所述预测时域的控制序列包括：根据所述船舶在所述第一状态序列中的第一时刻的位置和所述船舶在所述第二状态序列中的第二时刻的位置，确定所述船舶在所述第二状态序列中的第一时刻的艏向角，以得到所述船舶在所述第二状态序列中的每个时刻的艏向角；其中，所述第一时刻为所述预测时域中的任意一个时刻，所述第二时刻为所述第一时刻的下一个时刻；根据所述船舶在所述第一状态序列中的每个时刻的位置、速度和艏向角，并结合所述船舶在所述第二状态序列中的每个时刻的位置、速度和艏向角，确定所述第一状态序列与所述第二状态序列的差；根据所述第一状态序列与所述第二状态序列的差，并结合所述船舶的控制约束条件，确定所述船舶基于所述预测时域的控制序列；所述根据所述第一状态序列与所述第二状态序列的差，并结合所述船舶的控制约束条件，确定所述船舶基于所述预测时域的控制序列包括：通过对第一公式进行最小化求解，确定所述船舶基于所述预测时域的控制序列；其中，所述第一公式为： 其中，为所述第一公式，为预测时域，为控制时域，，k为当前时刻，，为所述船舶在第一状态序列与第二状态序列中的第时刻的位置差，为所述船舶在第一状态序列中的第时刻的艏向角，为所述船舶在第一状态序列中的第时刻的速度，，为所述船舶在第一状态序列中的第时刻的纵向速度，为所述船舶在第一状态序列中的第时刻的横向速度；，（，）为所述船舶在第一状态序列中的第时刻的位置，（，）为所述船舶在第二状态序列中的第时刻的位置，，为所述船舶在第二状态序列中的第时刻的艏向角，为所述船舶在第二状态序列中的第时刻的速度，，为所述船舶在第二状态序列中的第时刻的纵向速度，为所述船舶在第二状态序列中的第时刻的横向速度，，为所述船舶在预测时域中的第时刻的控制量，为所述控制约束条件中的控制量的最小值，为所述控制约束条件中的控制量的最大值，为偏差权重矩阵，，为轨迹跟踪位置偏差权重系数，为速度偏差权重系数，为艏向偏差权重系数，为控制量权重矩阵，，分别代表舵角和吊舱推进器转速的权重系数。

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