【无人水面艇】USV路径跟踪LOS控制算法仿真附Matlab代码

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🔥 内容介绍

在海洋监测、环境调查、物资运输等领域，无人水面艇（USV）的应用愈发广泛。而精准的路径跟踪能力是保障 USV 高效、可靠完成任务的核心要素。视线法（Line - Of - Sight，LOS）控制算法凭借结构简单、计算量小且适应性强的优势，成为 USV 路径跟踪控制的常用方法之一。本文将深入探讨基于 LOS 控制算法的 USV 路径跟踪原理，并通过仿真验证其有效性。

一、USV 路径跟踪需求与 LOS 算法优势

（一）USV 路径跟踪需求

USV 在执行任务时，需要按照预设路径航行，如在海洋测绘任务中，需沿着规划好的航线对海域进行全覆盖测量；在巡逻任务中，要精准地沿着预定路线巡航。同时，USV 还需应对复杂多变的海洋环境，如海浪、水流、风力的干扰，以及突发障碍物的出现，这就要求其路径跟踪控制算法具备良好的鲁棒性和快速响应能力 ，确保 USV 能够稳定、准确地跟踪目标路径。

（二）LOS 算法优势

LOS 控制算法通过在 USV 与目标路径之间构建虚拟视线，根据视线与 USV 航向的夹角来调整 USV 的转向和速度，从而实现路径跟踪。相较于其他复杂的控制算法，LOS 算法具有以下显著优势：

1. 算法结构简单：其原理直观易懂，数学模型简洁，易于实现和理解，降低了算法开发和调试的难度。

1. 计算量小：不需要进行复杂的矩阵运算或大量的参数调整，对 USV 的计算资源要求较低，适合在硬件资源有限的 USV 上运行。

1. 适应性强：能够较好地适应不同的路径规划和海洋环境条件，在直线路径、曲线路径跟踪以及应对外界干扰时都能表现出良好的性能。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

🔗 参考文献

[1] 田勇 王丹 彭周华 刘陆.无人水面艇直线航迹跟踪控制器的设计与验证[J].大连海事大学学报, 2015, 41(4):5.

[2] 陈霄,刘忠,张建强,等.基于改进积分视线导引策略的欠驱动无人水面艇路径跟踪[J].北京航空航天大学学报, 2018, 44(3):11.DOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0192.

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