一种无人船自主航行能力测试评估系统技术方案

本申请公开了一种无人船自主航行能力测试评估系统，涉及自主航行技术领域，该系统在待测试无人船上布设各种数据采集器，当待测试无人船在诸如封闭试验水域内、类真实航道与真实航道等测试场景中进行自主航行时，通过数据采集器可以实测得到待测试无人船的各种实时的工作参数，并结合评价指标的数学模型与量化算法对试验数据进行计算与分析，可以对待测试无人船的自主循迹功能和自主避碰功能进行分析评价，从而得到全面、客观、准确且定量的评估结果，对自主航行系统能力的测评提供重要支撑，为其后续的升级与开发提供指导。为其后续的升级与开发提供指导。为其后续的升级与开发提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船自主航行能力测试评估系统


[0001]本申请涉及自主航行
，尤其是一种无人船自主航行能力测试评估系统。

技术介绍

[0002]随着新一轮科技革命的加速演进，无人船舶成为了传统船舶工业与新兴技术的融合体，而水面无人船(unmanned surface vehicle)作为一种重要的无人船舶，在海洋经济发展和军事作战装备等方面有着广泛的应用前景。随着包括无人船自主航行技术在内的无人船关键技术发展，无人船在譬如水文调查、情报搜集、反潜跟踪、水产捕捞等作业场景下已经可以代替有人船艇。现阶段下无人船具有远大的发展前景，全世界的主要大国也都在加速无人船关键技术的研究与发展，力求抢占智能时代船舶行业的发展制高点。
[0003]但目前，与无人船自主航行能力的提升与发展相比，无人船自主航行能力的测评技术并不能与之匹配，很多研究机构都是采用一种定性的测试方法来评判无人船在设计场景或真实场景下的自主航行能力，即通过对测试全过程的观察，简单地依据无人船是否能够完成下达的自主航行任务来判断自主航行系统的能力。这种测试方法既不全面也不客观，测试效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人船自主航行能力测试评估系统，其特征在于，所述无人船自主航行能力测试评估系统包括设置在岸上的岸端主机以及搭载在待测试无人船上的艇端主机和数据采集器；利用所述无人船自主航行能力测试评估系统对待测试无人船的自主航行能力进行测试评估的方法包括，当所述待测试无人船在包含障碍物的测试场景中沿着目标规划路径航行的过程中：所述艇端主机每隔预定时间间隔通过所述数据采集器获取所述待测试无人船的经纬度信息、航向角、航速和舵角；根据所述目标规划路径和所述待测试无人船的经纬度信息和航向角得到自主循迹评价指标；根据所述待测试无人船的经纬度信息、航速和舵角得到自主避碰评价指标；对所述自主循迹评价指标和所述自主避碰评价指标进行加权计算，得到用于评价所述待测试无人船的自主航行能力的量化测试评估结果并发送给所述岸端主机。2.根据权利要求1所述的无人船自主航行能力测试评估系统，其特征在于，所述待测试无人船依次跟踪所述目标规划路径上的各个目标点以沿着所述目标规划路径航行，得到所述自主循迹评价指标的方法包括：确定所述待测试无人船沿着所述目标规划路径从航行起点至航行终点的循迹总时间，并确定所述循迹总时间对应的循迹效能评价指标，循迹总时间越短、循迹效能评价指标指示的自主航行能力越优；确定所述待测试无人船的实际航行轨迹与所述目标规划路径的偏差参数，并确定所述偏差参数对应的循迹性能评价指标，偏差参数越小、循迹性能评价指标指示的自主航行能力越优；确定所述待测试无人船穿越的所述目标规划路径上的目标点的数量，并确定与穿越的目标点数量对应的循迹功能评价指标，所述待测试无人船穿越的目标点数量越多、循迹功能评价指标指示的自主航行能力越优。3.根据权利要求2所述的无人船自主航行能力测试评估系统，其特征在于，确定所述待测试无人船穿越的目标点的数量的方法包括：根据相邻两个目标点在航行坐标系下的坐标确定任意两个相邻的目标点之间的目标航线的表达式Ax+By+C＝0，A、B、C均为参数；将采集到的所述待测试无人船的经纬度信息转换为所述航行坐标系下的航迹点坐标(x
n
,y
n
)；对于任意两个目标点之间的目标航线Ax+By+C＝0，当存在至少一个航迹点坐标(x
n
,y
n
)与所述目标航线之间的航迹截距小于穿越半径R，且所述航迹点坐标(x
n
,y
n
)与其他的航迹点坐标不存在时间序列异常时，确定所述待测试无人船穿越所述目标航线的终点处的目标点。4.根据权利要求2所述的无人船自主航行能力测试评估系统，其特征在于，确定所述待测试无人船的实际航行轨迹与所述目标规划路径的偏差参数的方法包括：
在所述待测试无人船在从任意一个目标点驶向下一个目标点的过程中，根据相邻两个目标点在航行坐标系下的坐标确定两个目标点之间的目标航线的表达式Ax+By+C＝0，A、B、C均为参数；将采集到的任意一个经纬度信息转换为所述航行坐标系下的航迹点坐标(x
n
,y
n
)，并根据两个目标点之间的目标航线的表达式Ax+By+C＝0计算得到所述航迹点坐标与所述目标航线之间的航迹截距计算所有航迹点坐标与对应的目标航线之间的航迹截距D
n
构成的数组的平均值和均方差值MSE(D
n
)；计算任意相邻两个航迹点的坐标确定两个航迹点之间的实时航线的表达式A
n
x+B
n
y+C
n
＝0，A
n
、B
n
、C
n
均为参数，并计算所述航迹点坐标对应的航向夹角计算所有航迹点坐标对应的航向夹角θ
n
构成的数组的平均值和均方差值MSE(θ
n
)；确定所述待测试无人船的实际航行轨迹与所述目标规划路径的偏差参数包括：所有航迹截距D
n
构成的数组的平均值和均方差值MSE(D
n
)，以及所有航向夹角θ
n
构成的数组的平均值和均方差值MSE(θ
n
)。5.根据权利要求1所述的无人船自主航行能力测试评估系统，其特征在于，确定所述自主避碰评价指标的方法包括：确定所述待测试无人船对所述测试场景中的障碍物避碰成功的次数，并得到对应的避碰有效性评价指标，避碰成功的次数越多、避碰有效性评价指标指示的自主航行能力越优；确定所述待测试无人船监测到障碍物...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐力，陈天宇，张海华，胡琼，赵传亮，李宁博，韩用涛，徐杰，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：