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船舶航迹规划与自动跟踪基础教程

共计 30 章节
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01
课程导入与航迹规划跟踪概览
船舶航迹规划与自动跟踪的基本定义 · 系统组成 · 典型应用场景与课程学习路线图
课程导入航迹规划跟踪概览
02
船舶运动数学模型基础
船舶平面运动学方程 · 三自由度与六自由度模型简介 · 船舶操纵性参数及其在航迹规划中的意义
船舶运动数学模型…船舶平面运动学方…
03
船舶操纵性与航迹可行性约束
回转直径 · 制动距离 · Z形试验等操纵性指标
船舶操纵性航迹可行性约束
04
环境感知与航行场景建模
电子海图 · AIS · 雷达
环境感知航行场景建模
05
航迹规划问题形式化
从起点到终点的路径表示 · 代价函数设计（航程 · 能耗
航迹规划问题形式…从起点到终点的路…
06
全局航迹规划经典方法
A*算法 · Dijkstra算法在栅格海图上的实…
全局航迹规划经典…A*算法
07
基于采样的航迹规划方法
RRT与RRT*算法原理 · 在连续空间船舶航迹规划中的扩展方式与…
基于采样的航迹规…RRT
08
曲线航迹生成与平滑
Dubins曲线 · Clothoid曲线 · B样条在生成满足船舶曲率约束的连续航…
曲线航迹生成平滑
09
动态环境下的局部航迹重规划
滚动时域规划 · 速度障碍法 · 动态窗口法在船舶避碰航迹调整中的实现…
动态环境下的局部…滚动时域规划
10
航迹规划中的避碰规则约束
COLREGs基本条款（追越 · 对遇 · 交叉相遇）如何转化为航迹规划中的几何…
航迹规划避碰规则约束
11
多船会遇态势下的航迹规划
基于会遇态势分类的避碰航迹生成方法 · 以及多目标优化中的冲突消解策略
多船会遇态势下的…基于会遇态势分类…
12
航迹规划算法实战
在给定海图与障碍物场景中 · 使用A*与动态窗口法完成一条满足船舶…
航迹规划算法实战给定海图
13
船舶航迹跟踪控制基础
航迹跟踪问题的定义 · 参考航迹的几何表示 · 跟踪误差（横向误差
船舶航迹跟踪控制…航迹跟踪问题的定…
14
船舶航向控制基础
Nomoto模型 · PID航向保持控制器设计 · 航向控制与航迹跟踪的关系
船舶航向控制基础Nomoto
15
视线法制导律设计与实现
LOS制导律原理 · 前视距离选择 · 积分型LOS与自适应LOS在船舶航迹…
视线法制导律设计实现
16
基于矢量场的航迹跟踪制导
矢量场构造方法 · 直线与曲线航迹的矢量场制导律设计 · 收敛性分析
基于矢量场的航迹…矢量场构造方法
17
船舶航迹跟踪的PID与滑模控制
横向偏差PID控制器设计 · 滑模变结构控制在航迹跟踪中的鲁棒性实…
PID船舶航迹跟踪的
18
模型预测控制在航迹跟踪中的应用
MPC滚动优化框架 · 船舶运动模型预测 · 约束处理与跟踪性能分析
模型预测控制航迹跟踪
19
航迹跟踪中的执行器约束与抗饱和
舵角限幅 · 舵速限制 · 推力饱和对跟踪性能的影响及抗饱和补偿…
航迹跟踪执行器约束
20
环境扰动下的航迹跟踪鲁棒性
风 · 浪 · 流扰动建模
环境扰动下的航迹…流扰动建模
21
航迹跟踪控制器实战
针对给定参考航迹与船舶模型 · 设计LOS制导+PID航向控制组合 · 完成直线与曲线航迹的跟踪仿真与误差分…
航迹跟踪控制器实…针对给定参考航迹
22
航迹规划与跟踪的集成架构
规划层与跟踪层的信息交互 · 参考航迹的重采样与时间参数化 · 跟踪可行性反馈到规划层的迭代机制
航迹规划跟踪的集成架构
23
航迹跟踪中的避碰与动态重规划
跟踪过程中突发障碍物的检测 · 局部重规划触发条件 · 重规划与跟踪控制的平滑切换
航迹跟踪避碰
24
船舶自动跟踪系统的仿真测试
搭建包含船舶模型 · 环境扰动 · 制导与控制器的闭环仿真平台
船舶自动跟踪系统…搭建包含船舶模型
25
航迹跟踪性能评估指标
横向误差 · 航向误差 · 控制能量
航迹跟踪性能评估…横向误差
26
实船航迹跟踪试验设计
试验方案设计 · 传感器数据采集 · 跟踪控制器参数整定
实船航迹跟踪试验…试验方案设计
27
航迹规划与跟踪中的传感器融合
GPS/INS组合导航 · AIS与雷达融合定位在航迹跟踪反馈中…
航迹规划跟踪
28
面向能效的航迹规划与跟踪协同优化
气象航线优化 · 航速优化与跟踪控制的协同 · 能效指标在代价函数中的融入方法
面向能效的航迹规…跟踪协同优化
29
复杂约束下的航迹规划与跟踪综合案例
狭窄水道 · 密集交通 · 浅水区等场景下的规划与跟踪联合设计
复杂约束下的航迹…跟踪综合案例
30
课程综合实战与总结
给定完整航行任务（海图 · 障碍物 · 船舶模型
课程综合实战给定完整航行任务