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龙图腾网获悉大连海事大学申请的专利一种基于视线制导的船舶Z字航法制导与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：CN120428726B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03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：202510721979.X，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种基于视线制导的船舶Z字航法制导与控制方法是由李国帅;王诗淼;张显库;李贵龙;解子龙;白伟伟设计研发完成，并于2025-05-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于视线制导的船舶Z字航法制导与控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于视线制导的船舶Z字航法制导与控制方法，属于恶劣海况下的水面船舶运输技术领域，包括以下步骤：建立船舶运动数学模型；在船舶运动数学模型中加入风浪干扰因素，得到恶劣海况下船舶运动模型；采用三阶闭环增益成型算法设计初步控制器；将非线性复合函数引入到初步控制器，实现对船舶航向保持控制，再结合非线性反馈与非线性嵌入方法对初步控制器进行优化，得到最终控制器；基于视线制导算法设计出“Z”字航行制导策略，使船舶在恶劣海况下按照“Z”字航线航行；利用新航向距离调整航路点，用于恶劣海况恢复常规海况时使船舶快速回归计划航线。本发明对提升船舶的安全性、可靠性及智能性的发展有影响。

本发明授权一种基于视线制导的船舶Z字航法制导与控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于视线制导的船舶Z字航法制导与控制方法，其特征在于：包括以下步骤： S1、建立船舶运动数学模型； S2、在船舶运动数学模型中加入风浪干扰因素，得到恶劣海况下船舶运动模型； S3、基于恶劣海况下船舶运动模型，采用三阶闭环增益成型算法设计初步控制器； S4、将非线性复合函数引入到初步控制器，实现对船舶航向保持控制，再结合非线性反馈与非线性嵌入方法对初步控制器进行优化，得到最终控制器； S5、基于视线制导算法设计出“Z”字航行制导策略，使船舶在恶劣海况下按照“Z”字航线航行； S6、利用新航向距离调整航路点，用于恶劣海况恢复常规海况时使船舶快速回归计划航线； 所述风浪干扰因素通过蒲氏6级风的海浪干扰模型和蒲氏8级风的海浪干扰模型进行表征； 蒲氏6级风的海浪干扰模型的表达式如下： 5 蒲氏8级风的海浪干扰模型的表达式分别如下： 6 其中，为高斯白噪声，为拉普拉斯算子，为高频海浪干扰； 所述视线制导算法是基于目标与船舶之间的视线角度，通过传感器实时测量船舶当前位置、航向与预设路径的偏差信息，进而生成相应的控制指令，引导船舶沿着预定航线航行，具体过程如下： 设船舶在大地坐标系下的当前位置坐标为，，，……，是计划跟踪的第一航路点、第二航路点……第个航路点，，构成当前计划跟踪的航路段，为实现跟踪控制需要两步： 首先确定航迹误差，由此更新跟踪目标的位置：目标位置位于垂足前的距离船舶性能确定的常数处,基于目标点的坐标的位置实时更新船舶的期望航向，寻找新的过程一直持续到船舶达到，跟踪的航路段在大地坐标系中的航向角表示为： 10 其中：为第二个航路点的纵坐标，为第一个航路点的纵坐标，为第二个航路点的横坐标，为第二个航路点的横坐标； 路径跟踪中，纵向误差和横向误差表示当前点偏离参考路径的程度，如下： 11 其中：为船舶当前位置，为跟踪航路段上的最近点；为当前船位偏离起始点的距离的横坐标，为当前船位偏离起始点的距离的纵坐标； 旋转矩阵用于将大地坐标系转换为路径坐标系，以便方便表示误差，如下： 12 将旋转矩阵代入误差公式11，得到: 13 展开后为： 14 15 期望船舶快速而稳定地收敛到视点，并沿着路径持续跟踪，期望的船首向为: 16； 所述利用新航向距离调整航路点，用于恶劣海况恢复常规海况时使船舶快速回归计划航线过程如下： “Z”字航路与计划航线的交点标记为,分别为第一交点、第二交点、第三交点……第个交点； “Z”字航路的顶点即航向改变角度的转折点,标记为，分别为第一转折点、第二转折点、第三转折点……第转折点; 假设是当前交点的坐标，则下一个交点的计算公式为： 17 18 其中：为偏航距离，即“Z”字形的横向偏离距离，根据风浪强度和船舶性能设定,是船艏受浪角，为计划航线的方向角;是下一个交点的横坐标，是下一个交点的纵坐标；是当前交点的横坐标，当前交点的纵坐标； 当为奇数时,顶点坐标的计算公式为： 19 20 其中：是顶点的横坐标，是顶点的纵坐标； 当为偶数时,顶点坐标的计算公式为： 21 22 如果风浪减小恢复至常规海况，当船舶由顶点向下一交点时，沿着“Z”字航路继续航行，待船舶抵达下一交点直接转入计划航线， 将当前船位点向前移动“新航向距离”作为转向点，把下一交点设定为回归计划航线点； 新航向距离求取方法为： 23 其中：是旋回性指数；是追随性指数；是旋回初速度；是舵角；是改向角；是操舵时舵角由正舵至所需的时间； 假设是当前船位的坐标，是当前航向，则新转向点的计算公式为如下： 24 25 其中：是新的转向点的横坐标，是新的转向点的纵坐标，是当前船位的横坐标，是当前船位的纵坐标。

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