1.一种低能耗的无人船巡航方法，包括岸基子系统和无人船子系统，其特征在于：所述无人船子系统包括定位导航模块、激光雷达模块、电池模块、动力控制模块和工控机，所述工控机通过WiFi模块与地面站无线连接，具体步骤如下：步骤一：参数获取、包括无人船参数数据和任务水域环境数据；

步骤二：模型带入、在不考虑无人船自身弱电部分的电量消耗外，无人船所消耗的能量可以理解为螺旋桨在克服环境阻力的情况下，驱动船匀速行驶一段距离所做的功，则根据公式式中m为无人船重量，Xu是纵荡方向的线性阻力系数，YV是横荡方向的线性阻力系数，Nr是艏摇方向的线性阻力系数，IZ是关于Oz轴的惯性矩，推力包括船体推进器推力τr以及环境中的风推力τwind、浪推力τwave、流推力τcurrent对船体产生的载荷，CX、CY、Cz为无人船空气阻力系数、Sr为横向投影面积，SL为纵向投影面积，L为船长度单位m，Vwind为相对风速，单位是kn；

ζ为波浪的幅度，χ为航向与波浪的夹角，CX1(λ)为波浪的力与力矩的系数，可由经验公式求得，ur是速度矢量V在纵荡方向上的速度分量，vr是速度矢量V在横荡方向上的速度分量，r是速度矢量V在艏摇方向上的速度分量；

可以得到无人船在有干扰环境中匀速直线行驶的能量消耗模型：

W＝WX+WY+WN＝τX*x+τY*y+τψ*ψ            (2)式中τX为纵荡方向上的推力、τY为横荡方向上的推力、τψ为艏摇方向上的推力；可由公式直接求出；x为纵荡方向上运动的距离、y为横荡方向上运动的距离、ψ为艏摇方向上运动的转角，可由公式(2)与公式直接求出，x、y、ψ分别代表无人船运动的距离及转角；

在一个具体的水域中，我们首先可以利用特定设备获取水面风速、流速、浪高环境等级，并计算出对船运动产生的干扰大小，再按照式(1)动力学模型，推导出无人船以某速度匀速行驶所需推力大小，最后通过式(2)能耗模型可以求解无人船在该速度下的单位能耗，在风浪环境中，随着船速越高，船所受阻力越大，维持特定速度匀速行驶便需要更大推力，会加大能耗，所以能够利用该模型求解出最低能耗行驶速度；

步骤三：无人船当前信息获取、无人船控制子系统得到的岸基子系统发布的规划路径，规划路径具体为是由一系列转化成直角坐标系行驶的点坐标组成，这些点依次连接形成多条直线路径，每条直线都能计算出与正北方向的夹角，作为船期望航向角ψd；

步骤四：偏差计算、通过可变半径的自适应LOS引导律，也就是将视距圆半径拓展为n倍船长加上可变的横向最小偏移距离，具体如下：

1)计算当前无人位置与期望路径之间的最小横向偏离距离rmin；

2)以R＝rmin+nL为半径作视距圆；

3)计此时的视线航向角ψlos；

4)求出期望航向调整量δr；

按照改进后的LOS算法，可以帮助无人船在有较大航向偏差时也很快求得航向角偏差大小；

步骤五：偏差调整、无人船控制子系统利用求得的船与航线的横向偏移距离rmin进行位置纠偏；由于船本身有大惯性、长延后的特性，往往当船出现很大的航向偏差时LOS引导律才会做出更新航向指令；因此利用横向偏移量作为位置偏航的判断标准，给横向位置偏移量设置阈值rm，当rmin>rm时，计算出δr进行纠偏；实际航向大小ψlos及舵角更新量δr的具体计算公式如下：其中ylos(t)‑y(t)是每一时刻的横向偏移量，也可通过式(8)计算出；

根据计算出需要调整的舵角δr，通过PID控制生成对应的匹配转速，完成航向调整；PID航向控制方程为：δr＝KPψe+Kdψe'+Ki∫ψedt       (6)式中ψe代表航向角误差；按照改进后的LOS制导律快速得到航向角偏差，并生成需要调整的舵角δr，之后采用PID控制器快速响应，使航向调整到与规划直线一致；

步骤六：低能耗、无驱动停船、采用提前停止制动，利用水阻力减速的方法减速过冲，降低能耗；具体步骤为：

1)进行停船实验，测试从最优能耗速度Vbest无驱动减速到静止的距离X0；

2)将总长度为X的规划直线分为匀速段XV和停船段X0，即

X＝XV+X0                                (7)

3)在匀速段进行PID速度控制，航速控制方程为；

ur＝Kp1ue+Kd1u'e+Ki∫uedt                          (8)将匀速段巡航时的目标航速为最低能耗速度Vbest，ur为需要调整得速度大小，ue为实际巡航速度与目标偏差；

4)在停船段，即离终点距离还剩X0时，传感器检测周围环境，无障碍情况下则进无驱动减速停船；

考虑到无人船在运动到某一终点时会直接前往下一点，并不需要精准地停留在某一点处，故认为在终点一个船宽半径圆范围内均可。

2.根据权利要求1所述的一种低能耗的无人船巡航方法，其特征在于：步骤一中无人船参数数据和任务水域环境数据包括船长、两个推进器的间距、迎风面积、风速风向、波浪高和流速流向。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗的无人船巡航方法，其特征在于：步骤二中利用模型求解最低能耗的行驶速度的具体步骤为：

1)获取船长、船宽、迎风面积参数、利用CFD仿真得出无人船具体的水动力导数；

2)获取任务水域风速风向、波高波长、流速流向环境参数；

3)将1)和2)中获取的数据带入公式(1)中得到无人船动力学模型；

4)设置一组符合实际任务需求的无人船巡航速度，无人船按照这些巡航速度分别行驶一段距离，按照公式(2)计算不同巡航速度行驶时的整体能量消耗；

5)求出能耗最低的一组，得到最低能耗速度Vbest。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗的无人船巡航方法，其特征在于：步骤四中具体的可变半径的自适应LOS引导律算法步骤为从(4)到(8)：若一条期望路径起始点分别为B(bx,by)、E(ex,ey)，无人船位置为P(x,y)；无人船现在位置偏离现在期望路径的最小距离rmin利用海伦公式可求得；a、b、c分别是三点围成三角形的边长，s是三点围成的面积；