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龙图腾网获悉桂林理工大学申请的专利激光雷达测深无人船抑制超调和提高快速航向控制方法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：CN114967704B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23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：202210689622.4，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权激光雷达测深无人船抑制超调和提高快速航向控制方法是由周国清;林锦纯设计研发完成，并于2022-06-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本激光雷达测深无人船抑制超调和提高快速航向控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种激光雷达测深无人船抑制超调和提高快速航向控制方法。此方法包括：建立无人船的航向控制模型；设计LQR‑PD航向控制算法；设计LOS引导率；结合LQR‑PD算法和LOS引导率，形成无人船路径跟踪级联系统，实现无人船的路径跟踪控制。LQR‑PD航向控制算法巧妙结合了LQR和PD算法。对比PID算法，LQR‑PD算法的收敛速度更快，超调量更小；在路径跟踪实验中，LQR‑PD算法能减小横向偏差，减少震荡，加快收敛速度。本发明方法容易在微型控制器实现。最终在本团队研发的激光雷达测深无人船上实现了本发明。

本发明授权激光雷达测深无人船抑制超调和提高快速航向控制方法在权利要求书中公布了：1.一种激光雷达测深无人船抑制超调和提高快速航向控制方法，其特征在于，所述方法包括： 建立无人船的航向控制模型； 设计LQR-PD航向控制算法； 设计LOS引导率； 结合LQR-PD算法和LOS引导率，形成无人船路径跟踪级联系统，实现激光雷达测深无人船的路径跟踪控制其中； 定义大地坐标系，取任意地球的一点为坐标原点，正X方向指向正北方，正Y方向指向正东方，正Z方向垂直XOY平面指向地心； 定义船体坐标系，取无人船中心为坐标原点，取船的前进方向为正X，取前进方向的右边为正Y，而Z则指向地面； LQR-PD航向控制算法和LOS引导率的设计，包括以下步骤： 步骤1：建立无人船的航向控制模型： ； 其中，r为船转动的角速度，d为推进器到船中线的垂直距离，m33为惯性矩，惯性矩包括船的转动惯性矩和附加惯性矩，d33为水阻力，为转动力矩，无人船为双推进器驱动，差速转动，可得 ； 其中，Fl、Fr为左右推进器的推力；由于推进器推力与控制指令成正比，所以令，其中a为比例系数，nl，nr为左右推进器的控制指令；为方便控制器设计，令；为控制指令常量，决定了无人船的前进速度；∆n为控制指令变量，决定了转动力矩；由上述各式可得无人船的航向控制模型为： ； 步骤2：设计LQR-PD航向控制算法： 设航向误差为Ψe，则： ； 其中，Ψd表示当前的期望航向，对上式求导可得： ； 将上式与无人船的航向控制模型结合可得状态空间表达式： ； 使用LQR-PD算法计算控制率： LQR算法能找到使函数取得最小值的最优控制率；其中Q，R为状态变量和输入的权重矩阵；确定Q，R后，可使用MATLAB的lqr函数计算得到K=lqrA,B,Q,R； 将微分项引入到最优控制率中得到新的控制率： ； 步骤3：设计LOS引导率： 计算无人船与路径的横向偏差： ； 其中，为期望路径角，连接xk-1,yk-1，xk,yk的直线为当前期望路径； 计算航向误差角， 其中，△为前视距离； 计算期望航向角为： ； 步骤4：结合LQR-PD算法和LOS引导率，形成无人船路径跟踪级联系统，实现激光雷达测深无人船的路径跟踪控制。

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