智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统，包括测试方案加载模块、航线规划测试模式选择模块、海洋环境模拟模块、船舶性能设置模块、测试起止模块、测试结果显示模块和功能评价模块；测试起止模块与测试方案加载模块通讯连接，测试起止模块与航线规划测试模式选择模块通讯连接，测试起止模块与海洋环境模拟模块通讯连接，测试起止模块与船舶设置模块通讯连接，测试结果显示模块与测试起止模块通讯连接，功能评价模块与测试结果显示模块通讯连接。本发明专利技术还提供一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试方法。进行仿真测试时，能够更加方便、快捷地搭建仿真测试环境，节省大量的测试时间。

Computer simulation test system and method of intelligent ship global path planning function

【技术实现步骤摘要】
智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统及方法
本专利技术涉及智能船舶测试
，尤其涉及一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统及方法。
技术介绍
为保证智能船舶实船测试时的安全，首先应该针对智能船舶的各项功能进行计算机仿真测试，以确保各功能能够正常运行，只有当所有功能都测试合格时才能进行相应的实船测试。智能船舶的全局路径规划功能是指智能船舶根据已知的海洋环境在保证安全的前提下规划出一条从起点到终点的最优路径，对于智能船舶的航行至关重要。现有中常利用MATLAB进行仿真来验证智能船舶全局路径规划功能的优劣，但是仿真之前需要进行一系列复杂的程序编译，并且测试环境比较单一，不能考虑全球各地区在不同季节的季风和洋流的环境变化问题。因此，亟需一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统及方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统及方法。进行仿真测试时，能够更加方便、快捷地搭建仿真测试环境，节省大量的测试时间。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统，包括测试方案加载模块、航线规划测试模式选择模块、气象环境模拟模块、船舶性能设置模块、测试起止模块、测试结果显示模块和功能评价模块。测试方案加载模块，用于加载待测全局路径规划算法。航线规划测试模式选择模块，用于选择要测试的航线模式及相应的出发港与到达港。海洋环境模拟模块，用于设置海洋环境参数。船舶设置模块，用于设置船舶的相关参数。测试起止模块与测试方案加载模块通讯连接，测试起止模块与航线规划测试模式选择模块通讯连接，测试起止模块与海洋环境模拟模块通讯连接，测试起止模块与船舶设置模块通讯连接，用于接收待测全局路径规划算法、要测试的航线模式及相应的出发港与到达港信息、海洋环境信息和船舶信息，进行仿真测试和终止仿真测试。测试结果显示模块与测试起止模块通讯连接，用于监控仿真测试过程，并显示监控信息。功能评价模块与测试结果显示模块通讯连接，用于依据监控信息，评价智能船舶全局路径规划功能，并显示评价结果。优选地，还包括测试方案导入模块，测试方案导入模块包括用于存储全局路径规划算法的数据库；测试方案加载模块与测试方案导入模块通讯连接，用于从数据库中选择待测全局路径规划算法。优选地，海洋环境模拟模块包括季风洋流设置单元、台风设置单元和自定义环境设置单元；季风洋流设置单元与航线规划测试模式选择模块通讯连接，用于设置季节模式，并依据季节模式和出发港与到达港信息，生成季风参数和洋流参数；台风设置单元，用于设置台风的等级、移动路径和移动速度；自定义环境设置单元，用于设置特定航行区域内的气象和水文参数。优选地，船舶设置模块包括船舶基本参数设置单元和船舶性能参数设置单元；船舶基本参数设置单元，用于设置船舶的船长、船宽、型深和吃水；船舶性能参数设置单元，用于设置船舶的耐风浪等级和操纵性能。优选地，测试结果显示模块包括航线显示单元、航线实时数据显示单元和航线统计数据显示单元。航线显示单元，用于将仿真测试生成的路径和理想路径进行实时显示。航线实时数据显示单元，用于显示仿真路径实时交通量曲线、仿真路径曲率实时变化曲线、仿真路径与气象区边缘的距离实时变化曲线、航道宽度与船宽的比值实时变化曲线、仿真路径水深与船舶吃水的比值实时变化曲线。航线统计数据显示单元，用于显示仿真路径方向的变化次数、最大仿真路径曲率、仿真路径与气象区的最短垂直距离、航道宽度与船宽比值的最小值、仿真路径水深与船舶吃水比值的最小值、水上建筑物的类型和数量、预计航行时间数据。优选地，还包括测试数据保存导出模块，测试数据保存导出模块与功能评价模块通讯连接，用于将仿真测试的数据进行保存和导出。一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试方法，包括以下步骤：S1、根据测试方案加载模块，加载待测全局路径规划算法；根据航线规划测试模式选择模块，选择要测试的航线模式及相应的出发港与到达港；根据海洋环境模拟模块，设置海洋环境参数；根据船舶设置模块，设置船舶的相关参数。S2、根据测试起止模块，进行仿真测试和终止仿真测试。S3、根据测试结果显示模块，监控仿真测试过程，并显示监控信息；根据功能评价模块，对监控信息进行处理，评价智能船舶全局路径规划功能，并显示评价结果。作为本专利技术方法的一种改进，在步骤S1之前，还包括：将全局路径规划算法存入测试方案导入模块；将沿海航线信息、近洋航线信息和远洋航线信息存入航线规划测试模式选择模块；将经验统计获得的每一种航线模式下的海洋静态环境在不同季节的季风洋流信息存入气象环境模拟模块。作为本专利技术方法的一种改进，根据测试方案加载模块，加载待测全局路径规划算法，包括：根据测试方案加载模块，从测试方案导入模块选择并加载待测全局路径规划算法。根据海洋环境模拟模块，设置海洋环境参数，包括：根据季风洋流设置单元，设置季节模式，并依据季节模式和航线信息，生成季风参数和洋流参数。根据台风设置单元，设置台风的等级、移动路径和移动速度。根据自定义环境设置单元，设置特定航行区域内的气象和水文参数。作为本专利技术方法的一种改进，显示监控信息，包括：根据航线显示单元，将仿真测试生成的路径和理想路径进行实时显示，理想路径包括经验丰富的船舶驾驶员在相同仿真条件下模拟得到的航线。根据航线实时数据显示单元，显示仿真路径实时交通量曲线、仿真路径曲率实时变化曲线、仿真路径与气象区边缘的距离实时变化曲线、航道宽度与船宽的比值实时变化曲线、仿真路径水深与船舶吃水的比值实时变化曲线。根据航线统计数据显示单元，显示仿真路径方向的变化次数、最大仿真路径曲率、仿真路径与气象区的最短垂直距离、航道宽度与船宽比值的最小值、仿真路径水深与船舶吃水比值的最小值、水上建筑物的类型和数量、预计航行时间数据。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统，能够更加方便、快捷地搭建仿真测试环境，对全局路径规划算法进行仿真测试，节省大量的测试时间。2、通过将测试方案加载模块与测试方案导入模块通讯连接，可以实现一次性加载多个待测算法进行仿真测试，也可以实现连续加载多个待测算法进行仿真测试，增强仿真测试系统测试的灵活性，同时使仿真测试系统能够在同一环境下对比多个不同的待测算法，提高测试结果的可靠性。3、季风洋流设置单元为搭建的仿真环境考虑了全球各地区在不同季节的季风和洋流的环境变化；台风设置单元和自定义环境设置单元为搭建的仿真环境考虑了突发的环境变化，比如移动的台风，海上即时的风、浪、流、雷雨、雾等；仿真更加逼真的海上环境情况，实现对动态环境下的待测算法进行测试。4、本专利技术提供的智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试方法中，选用的理想路径为经验丰富的船舶驾驶员在相同仿真条件下模拟得到的航线；该理想路径是最贴近实际的安全航线，仿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统，其特征在于，包括测试方案加载模块、航线规划测试模式选择模块、气象环境模拟模块、船舶性能设置模块、测试起止模块、测试结果显示模块和功能评价模块；/n所述测试方案加载模块，用于加载待测全局路径规划算法；/n所述航线规划测试模式选择模块，用于选择要测试的航线模式及相应的出发港与到达港；/n所述海洋环境模拟模块，用于设置海洋环境参数；/n所述船舶设置模块，用于设置船舶的相关参数；/n所述测试起止模块与所述测试方案加载模块通讯连接，所述测试起止模块与所述航线规划测试模式选择模块通讯连接，所述测试起止模块与所述海洋环境模拟模块通讯连接，所述测试起止模块与所述船舶设置模块通讯连接，用于接收待测全局路径规划算法、要测试的航线模式及相应的出发港与到达港信息、海洋环境信息和船舶信息，进行仿真测试和终止仿真测试；/n所述测试结果显示模块与所述测试起止模块通讯连接，用于监控仿真测试过程，并显示监控信息；/n所述功能评价模块与所述测试结果显示模块通讯连接，用于依据所述监控信息，评价智能船舶全局路径规划功能，并显示评价结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能船舶全局路径规划功能计算机仿真测试系统，其特征在于，包括测试方案加载模块、航线规划测试模式选择模块、气象环境模拟模块、船舶性能设置模块、测试起止模块、测试结果显示模块和功能评价模块；
所述测试方案加载模块，用于加载待测全局路径规划算法；
所述航线规划测试模式选择模块，用于选择要测试的航线模式及相应的出发港与到达港；
所述海洋环境模拟模块，用于设置海洋环境参数；
所述船舶设置模块，用于设置船舶的相关参数；
所述测试起止模块与所述测试方案加载模块通讯连接，所述测试起止模块与所述航线规划测试模式选择模块通讯连接，所述测试起止模块与所述海洋环境模拟模块通讯连接，所述测试起止模块与所述船舶设置模块通讯连接，用于接收待测全局路径规划算法、要测试的航线模式及相应的出发港与到达港信息、海洋环境信息和船舶信息，进行仿真测试和终止仿真测试；
所述测试结果显示模块与所述测试起止模块通讯连接，用于监控仿真测试过程，并显示监控信息；
所述功能评价模块与所述测试结果显示模块通讯连接，用于依据所述监控信息，评价智能船舶全局路径规划功能，并显示评价结果。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括测试方案导入模块，所述测试方案导入模块包括用于存储全局路径规划算法的数据库；
所述测试方案加载模块与所述测试方案导入模块通讯连接，用于从所述数据库中选择待测全局路径规划算法。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述海洋环境模拟模块包括季风洋流设置单元、台风设置单元和自定义环境设置单元；
所述季风洋流设置单元与所述航线规划测试模式选择模块通讯连接，用于设置季节模式，并依据季节模式和出发港与到达港信息，生成季风参数和洋流参数；
所述台风设置单元，用于设置台风的等级、移动路径和移动速度；
所述自定义环境设置单元，用于设置特定航行区域内的气象和水文参数。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述船舶设置模块包括船舶基本参数设置单元和船舶性能参数设置单元；
所述船舶基本参数设置单元，用于设置船舶的船长、船宽、型深和吃水；所述船舶性能参数设置单元，用于设置船舶的耐风浪等级和操纵性能。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试结果显示模块包括航线显示单元、航线实时数据显示单元和航线统计数据显示单元；
所述航线显示单元，用于将仿真测试生成的路径和理想路径进行实时显示；
所述航线实时数据显示单元，用于显示仿真路径实时交通量曲线、仿真路径曲率实时变化曲线、仿真路径与气象区边缘的距离实时变化曲线、航道宽度与船宽的比值实时变化曲线、仿真路径水深与船舶吃水的比值实时变化曲线；
所述航...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，曹志伟，夏媛媛，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37