【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集群控制，尤其涉及一种通讯约束下集群协同导航仿真测试系统及方法。
技术介绍
1、随着技术的不断发展，在实际应用中，单个智能体基本难以满足复杂任务需求，为此，智能体集群及其协同技术开始被提出并不断发展。智能体集群表示由多个智能体构成的集群，例如，由多个无人机、或无人车、或无人船、或无人潜航器、或卫星等一类无人智能体构成的无人集群。集群能够分解重大任务，具有“化繁为简”的特点，通过集群中多个智能体的协同，能够应对各种复杂任务，并提升任务执行效率和任务执行成功率。相比于多个智能体的独立作业，以多个智能体构成集群进行协同作业的方式具备更强的作业能力。
2、由于集群的研发往往具有实验成本高、研究周期长等特点，在研发过程中，可以利用仿真对集群研究的结论进行验证和评估，根据仿真的结果逐步完善集群的设计，能够有效地缩短开发周期、节约开发成本。目前的仿真系统主要包括软件仿真系统、半实物仿真系统和实物仿真系统，其中，软件仿真系统利用获得的实际参数输入到根据具体环境构建的虚拟模型中进行软件仿真；半实物仿真系统通过将部分实物接入系统中，将得到的数据输入系统模型进行仿真验证；实物仿真系统通过搭建实际的测试环境进行分析验证。然而，目前的大部分仿真系统通常是针对单个智能体的仿真测试分析，难以应用于集群的仿真测试分析；此外，目前的针对集群的仿真系统在进行仿真时，通常只展示集群的最终协同结果，缺乏对过程中各个智能单体的状态的分析展示，难以全面评估集群性能。
技术实现思路
1、为解决上述现有
2、本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，提供了一种通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，所述系统包括：
4、用户交互模块，用于提供设置仿真参数的交互窗口，接收用户输入，显示仿真场景，以及显示集群中各个智能单体的状态信息；
5、协同规划模块，用于显示集群中各个智能单体的轨迹相关信息；
6、数据库模块，用于存储数据；
7、集群协同导航分析模块，设置有协同导航算法模型，用于根据仿真参数生成仿真场景，以及基于所述协同导航算法模型，根据仿真参数计算更新智能单体的状态信息及轨迹相关信息，将状态信息发送至所述用户交互模块，将轨迹相关信息发送至所述协同规划模块；
8、信息业务交互模块，用于实现各个模块之间的通讯交互。
9、在一些可能的实现方式中，设置仿真参数的交互窗口包括：仿真模式选择窗口、智能单体数目设置窗口、无人平台模型选择窗口、编队队形选择窗口、出发点设置窗口、目标点设置窗口、障碍区域设置窗口、启动仿真与暂停仿真选择窗口、定位信息设置窗口、智能单体增减调整窗口。
10、在一些可能的实现方式中，智能单体的状态信息包括：标识信息、经纬度信息、高度信息、速度信息、姿态角信息、通信状态信息、邻居信息；
11、所述邻居信息包括：智能单体的邻居智能单体信息。
12、在一些可能的实现方式中，智能单体的轨迹相关信息包括：智能单体的启动次序信息、智能单体的动态进出信息、智能单体的运动轨迹。
13、在一些可能的实现方式中，所述协同导航算法模型表示为：
14、其中，表示第i个智能单体的速度，表示给定的智能单体的最大速度，表示第i个智能单体相对于目标点的速度，表示第i个智能单体相对于邻居智能单体的速度，表示第i个智能单体相对于中心点的速度，表示速度一致约束下的伸缩尺度参数，表示第i个智能单体到目标点的距离，表示规避碰撞约束下的伸缩尺度参数，表示第i个智能单体的邻居智能单体集合，表示第i个智能单体到第j个智能单体的距离，表示中心聚集约束下的伸缩尺度参数。
15、在一些可能的实现方式中，通过构建web前端和web后端实现所述用户交互模块、所述协同规划模块、所述数据库模块和所述集群协同导航分析模块的功能，所述协同导航算法模型设置在所述web后端。
16、在一些可能的实现方式中，所述信息业务交互模型通过http通信协议实现各个模块之间的通讯交互。
17、第二方面，还提供了一种通讯约束下集群协同导航仿真测试方法，所述方法用于上述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，包括：
18、接收用户通过交互窗口输入的仿真参数；
19、根据仿真参数进行仿真初始化处理，生成仿真场景；
20、接收用户通过交互窗口输入的仿真参数，在接收到启动仿真信息后开始进行仿真，利用协同导航算法模型对接收的仿真参数进行处理，计算更新集群中智能单体的状态信息及轨迹相关信息，并将状态信息发送至用户交互模块，将轨迹相关信息发送至协同规划模块；
21、在仿真过程中，接收用户通过交互窗口输入的仿真参数，继续利用协同导航算法模型对接收的仿真参数进行处理，计算更新集群中智能单体的状态信息及轨迹相关信息，并将状态信息发送至用户交互模块，将轨迹相关信息发送至协同规划模块，直至仿真结束。
22、本专利技术技术方案的主要优点如下：
23、本专利技术的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统及方法能够实现集群的仿真测试分析，能够充分展示集群各个智能单体在仿真过程中的相关状态信息及轨迹信息，实现状态及轨迹信息可视化，并且能够根据仿真需求进行仿真参数的实时调整和仿真过程的动态调整，操作方便，操作难度低。
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1.一种通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，设置仿真参数的交互窗口包括：仿真模式选择窗口、智能单体数目设置窗口、无人平台模型选择窗口、编队队形选择窗口、出发点设置窗口、目标点设置窗口、障碍区域设置窗口、启动仿真与暂停仿真选择窗口、定位信息设置窗口、智能单体增减调整窗口。
3.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，智能单体的状态信息包括：标识信息、经纬度信息、高度信息、速度信息、姿态角信息、通信状态信息、邻居信息；
4.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，智能单体的轨迹相关信息包括：智能单体的启动次序信息、智能单体的动态进出信息、智能单体的运动轨迹。
5.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，所述协同导航算法模型表示为：
6.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，通过构建Web前端和Web后端实现所述用户交互模块
7.根据权利要求6所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，所述信息业务交互模型通过HTTP通信协议实现各个模块之间的通讯交互。
8.一种通讯约束下集群协同导航仿真测试方法，其特征在于，所述方法用于如权利要求1-7中任一项所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，设置仿真参数的交互窗口包括：仿真模式选择窗口、智能单体数目设置窗口、无人平台模型选择窗口、编队队形选择窗口、出发点设置窗口、目标点设置窗口、障碍区域设置窗口、启动仿真与暂停仿真选择窗口、定位信息设置窗口、智能单体增减调整窗口。
3.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，智能单体的状态信息包括：标识信息、经纬度信息、高度信息、速度信息、姿态角信息、通信状态信息、邻居信息；
4.根据权利要求1所述的通讯约束下集群协同导航仿真测试系统，其特征在于，智能单体的轨迹相关信息包括：智能单体的启动次序信息、智能单...
【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞辰，范广腾，曹璐，王建，赵鑫，吴鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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