[发明专利]一种SIL的船舶自动控制仿真测试平台及仿真测试方法

说明书

本发明公开了一种SIL的船舶自动控制仿真测试平台及仿真测试方法，所述仿真测试平台包括船模编辑模块、控制算法编辑模块、虚拟场景编辑模块及仿真演示模块，所述船模编辑模块、所述控制算法编辑模块、所述虚拟场景编辑模块分别连接所述仿真演示模块，所述船模编辑模块用于编辑船模参数，所述控制算法编辑模块用于加载各种算法并设置其参数，所述虚拟场景编辑模块用于编辑各种复杂的测试场景，所述仿真演示模块用于加载船模、测试场景与算法，并通过输入的控制指令将船模按照指定的算法在编辑的测试场景下展示其运动控制效果。本发明测试灵活、成本低，且测试工况复现方便，有利于缩短船舶自动控制中算法的开发测试周期。

技术领域

本发明属于船舶仿真测试技术领域，具体涉及一种SIL的船舶自动控制仿真测试平台及仿真测试方法。

背景技术

随着越来越多高性能船舶的发展与工程应用，包括船舶智能避碰、自动靠离泊、航向航迹智能控制、无人船自动控制等，船舶运动控制对精度的要求进一步提高，各船舶科研单位及院校在船舶控制方向做了大量的研究工作，其中很重要的一项工作是各种控制算法的设计与优化，在不同应用场景下采用不同的控制算法达到的控制效果不同，要测试控制效果一般有实船验证与仿真验证两种方式，其中实船验证成本高、危险系数大，仿真验证成本低、速度快，计算精度较大程度影响控制结果。考虑到船舶控制技术需要大量的算法支持，而算法研究是个不断迭代的过程，在算法不成熟的条件下，遵循从纯模型的仿真、到半实物仿真再到实船试验，可大大提高研发效率、降低试验成本，这将成为船舶控制算法研究的趋势。

当前船舶仿真验证平台尚无成型产品，各单位多采用原有的船舶驾驶模拟器作为仿真验证环境，虽能进行验证，但由于船舶驾驶模拟器作为半实物仿真的环境，其主要用途是驾驶员操船训练，对于控制算法开发人员调试算法而言，操作并不方便，且船舶与场景设定功能单一，不便于完成复杂条件的控制验证工作。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种SIL的船舶自动控制仿真测试平台，本发明能够为船舶自动控制算法的快速迭代提供平台，测试灵活、成本低，且测试工况复现方便，有利于缩短船舶自动控制中算法的开发测试周期。此外，本发明还要提供一种SIL的船舶自动控制仿真测试方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种SIL的船舶自动控制仿真测试平台，包括船模编辑模块、控制算法编辑模块、虚拟场景编辑模块及仿真演示模块，所述船模编辑模块、所述控制算法编辑模块、所述虚拟场景编辑模块分别连接所述仿真演示模块；

所述船模编辑模块包括船模管理子模块、船模参数编辑子模块、三维船模展示子模块；所述船模管理子模块用于新建或打开工程、导入或导出船舶模型、保存船舶参数，所述船模参数编辑子模块用于输入主尺度参数、推进器参数及传感器参数，所述三维船模展示子模块用于展示船模外形；

所述控制算法编辑模块包括算法导入子模块及参数编辑子模块；所述算法导入子模块用于导入船舶六自由度运动算法、船舶智能避碰策略算法及船舶自动控制算法，所述参数编辑子模块用于编辑各个算法相应的参数；

所述虚拟场景编辑模块包括场景管理子模块、场景编辑子模块及场景展示子模块；所述场景管理子模块用于新建场景、导入场景模型及保存场景，所述场景编辑子模块用于增加、删除、固定、移动目标，所述场景展示模块用于展示虚拟场景；

所述仿真演示模块包括仿真控制子模块、仿真计算子模块、仿真演示子模块及仿真报告子模块；所述仿真控制子模块用于控制仿真演示的启动、暂停、继续及停止，设置环境参数，选择控制模式，所述仿真计算子模块用于接收仿真控制子模块的指令，加载算法导入子模块的船舶自由度运动算法、船舶智能避碰策略算法及船舶自动控制算法，解算得到船舶运动姿态及位移，所述仿真演示子模块用于加载船舶参数编辑子模块输出的船模，加载场景编辑子模块输出的场景，加载仿真计算子模块得到的船舶运动姿态及位移，以显示仿真工况。