本发明涉及无人船路径规划领域，尤其涉及一种无人船路径精准保持的方法。
背景技术：
1、在过去几十年里，无人船在环境监测和机器人研究领域取得了显著进展。人类开始依赖这些先进的装置执行特定任务，例如利用网格路线进行河流深度探测和河床的三维建模。这些应用不仅突显了无人船技术的实用性，也展示了其在进行复杂任务时的高效性和可靠性。
2、为了完成这些高精度任务，无人船必须实现精确的路径保持。这是确保收集的河床深度数据、微生物含量和水中水质数据的一致性和均匀性的关键。精确的路径规划对于无人船的导航至关重要，尤其是在复杂的环境条件下，如在面对障碍物、风力和水波等自然因素时。受这些外部因素影响，现有技术中的无人船虽然能够到达预定目标点，但在中间路径的精确规划方面存在不足，进而影响整体任务的精度和有效性。
3、因此，需要提供一种能在途中维持路径准确和稳定的无人船路径保持技术方案。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种无人船路径精准保持的方法。
2、本发明提供的一种无人船路径精准保持的方法，包括以下步骤：
3、利用人工势场法计算无人船从起始点到目标点之间的路径，得到规划路径；
4、匹配所述无人船的实时路径与所述规划路径，得到第一路径匹配结果；
5、当所述第一路径匹配结果为所述实时路径偏离所述规划路径时，判断所述无人船是否处于障碍物的安全距离范围内，得到第一位置判断结果；
6、当所述第一位置判断结果为所述无人船处于所述障碍物的安全距离范围外时，执行pid调节动作调节所述无人船的航向角度，以促使所述实时路径偏向所述规划路径。
7、在一种可能的实现方式中，还包括以下步骤：
8、匹配所述实时路径与所述规划路径，得到第二路径匹配结果；
9、当所述第二路径匹配结果为所述实时路径偏离所述规划路径时，判断所述无人船是否处于所述障碍物的安全距离范围内，得到第二位置判断结果；
10、当所述第二位置判断结果为所述无人船处于所述障碍物的安全距离范围外时，继续执行所述pid调节动作。
11、在一种可能的实现方式中，当所述第二位置判断结果为所述无人船处于所述障碍物的安全距离范围内时，停止所述pid调节动作。
12、在一种可能的实现方式中，当所述第二路径匹配结果为所述实时路径未偏离所述规划路径时，停止所述pid调节动作。
13、在一种可能的实现方式中，在执行所述pid调节动作时，所述无人船调整航向后的实际角度为纠正角度，所述起始点到所述目标点之间的连线作为参考线，所述无人船所在位置作为坐标原点，经过所述无人船并平行于所述参考线的直线作为y轴，经过所述无人船所在位置并垂直于所述参考线的直线作为x轴，所述目标点处于由所述坐标原点、y轴、x轴组成的坐标系的正半轴区域，所述纠正角度以所述y轴的正半轴为始边，所述纠正角度的终边不超过所述x轴的正半轴。
14、在一种可能的实现方式中，所述无人船配置两个后推进器。
15、在一种可能的实现方式中，所述无人船基于所述后推进器的运动方程为：
16、vusv＝β1(tr+tl)
17、ωusv＝β2(tr-tl)，
18、其中，vusv表示无人船的线速度，ωusv表示无人船的角速度，tr表示右发动机的推力比例，tl表示左发动机的推力比例，β1和β2表示缩放系数。
19、在一种可能的实现方式中，所述无人船对所述后推进器的推力命令由脉宽调制得到。
20、在一种可能的实现方式中，脉宽调制的信号输出值设定上限阈值和下限阈值，所述信号输出值处于所述上限阈值和所述下限阈值之间。
21、在一种可能的实现方式中，当脉宽调制得到的调制信号值小于所述下限阈值时，将所述下限阈值作为所述信号输出值；
22、当脉宽调制得到的调制信号值大于所述上限阈值时，将所述上限阈值作为所述信号输出值；
23、当脉宽调制得到的调制信号值处于所述上限阈值和所述下限阈值之间时，将所述调制信号值作为所述信号输出值。
24、本发明提供的技术方案至少具有以下有益效果：
25、通过实时匹配无人船的实时路径与规划路径，可以检测无人船是否偏离原规划路径，并通过及时执行pid调节动作，可以促使实时路径偏向规划路径，最终让无人船返回原规划路径，避免了因路径偏差导致收集数据不准确的问题，操作简单，实施成本低，适用于湖泊、河道等水域。
1.一种无人船路径精准保持的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第二位置判断结果为所述无人船处于所述障碍物的安全距离范围内时，停止所述pid调节动作。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第二路径匹配结果为所述实时路径未偏离所述规划路径时，停止所述pid调节动作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述pid调节动作时，所述无人船调整航向后的实际角度为纠正角度，所述起始点到所述目标点之间的连线作为参考线，所述无人船所在位置作为坐标原点，经过所述无人船并平行于所述参考线的直线作为y轴，经过所述无人船所在位置并垂直于所述参考线的直线作为x轴，所述目标点处于由所述坐标原点、y轴、x轴组成的坐标系的正半轴区域，所述纠正角度以所述y轴的正半轴为始边，所述纠正角度的终边不超过所述x轴的正半轴。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述无人船配置两个后推进器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无人船基于所述后推进器的运动方程为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无人船对所述后推进器的推力命令由脉宽调制得到。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，脉宽调制的信号输出值设定上限阈值和下限阈值，所述信号输出值处于所述上限阈值和所述下限阈值之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当脉宽调制得到的调制信号值小于所述下限阈值时，将所述下限阈值作为所述信号输出值；
