[发明专利]一种无人船艇自主航行能力测试方法及系统

说明书

本发明公开了一种无人船艇自主航行能力测试方法及系统，其中方法包括对无人船艇自主航行能力进行虚拟测试；对虚拟测试结果进行评估：判断虚拟测试评估结果是否符合安全要求，对虚拟‑实船测试结果进行评估：判断虚拟‑实船测试评估结果是否符合安全要求，对实船测试结果进行评估，判断实船测试评估结果是否符合安全要求，如果实船测试评估结果不符合安全性要求，则对自主航行算法进行优化再次进行实船测试，如果实船测试评估结果符合安全要求，则完成无人船艇自主航行能力测试。

技术领域

本发明涉及无人船艇测试技术领域，尤其涉及一种无人船艇自主航行能力测试方法及系统。

背景技术

随着人工智能技术的发展、智慧海洋政策和相关产业的落地实施，无人船艇在海洋装备制造领域的研究和市场需求愈加广泛。与无人船艇相关联的技术要求也越来越高，其中包括感知识别、路径规划、自主控制和自主避碰在内的自主航行能力更是无人船艇技术产业链的重中之重。与现阶段无人船艇发展的状况相比，传统的船艇测试技术已无法满足无人船艇自主航行能力的安全性和快速性要求。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种无人船艇自主航行能力测试方法，具体包括如下步骤：

对无人船艇自主航行算法进行虚拟测试；对虚拟测试结果进行评估；评估结果符合安全的要求下，对自主航行算法进行虚拟-实船测试；对虚拟-实船测试结果进行评估；评估结果符合安全的要求下，对自主航行算法进行实船测试；对实船测试结果进行评估。

所述自主航行算法包括感知识别、路径规划、自主控制和自主避碰算法。

所述虚拟测试包括：以三维虚拟场景模型和三维虚拟物标模型作为信息源为无人船艇自主航行算法提供输入；无人船艇自主航行算法根据输入信息将三维船艇数学模型作为控制对象进行控制。

所述虚拟-实船测试的步骤包括：以三维虚拟场景模型和三维虚拟物标模型作为信息源为无人船艇自主航行算法提供输入；无人船艇自主航行算法根据输入信息将实船作为控制对象进行控制。

所述实船测试的步骤包括：以实际海上环境数据作为信息源为无人船艇自主航行算法提供输入；无人船艇自主航行算法根据输入信息将实船作为控制对象进行控制。

在判断评估结果符合安全要求时采用的算法包括:感知识别算法、路径规划算法、自主控制算法和自主避碰算法的单项评估和综合评估的可靠性均达到稳定且安全情况。

测试结果进行评估包括：对感知识别算法、路径规划算法、自主控制算法和自主避碰算法的单项评估和综合评估。

进一步的，测试结果进行评估包括对评估指标的权重确定，根据评估规则得到评估矩阵，对测试结果数据的量化处理，将处理得到的结果与权重进行合成得到最终评估结果。

进一步的，测试结果进行评估还包括：对评估指标进行重要度标定，形成判断矩阵，对判断矩阵进行归一化处理得到权重向量，对权重进行一致性检验。

一种无人船艇自主航行能力测试系统，包括：

虚拟模型生成模块，采用三维建模和数字仿真技术将实际船舶虚拟化为三维虚拟船艇模型；将海洋场景包括地形、障碍物、风浪流虚拟化为三维虚拟场景模型，将灯塔、航标、其他船舶以及海上物标虚拟化为三维虚拟物标模型；

虚拟信息集成模块，将三维虚拟场景中的地形、障碍物、船舶的虚拟信息以雷达、海图、惯导、视觉感知的航行信息的标准接口形式输出；

虚拟数据采集模块，采集自主航行算法客户端的自主航行算法对三维虚拟船艇模型的状态控制数据、以及虚拟信息集成模块传送的虚拟数据；

实船数据采集模块，采集实船的运行状态数据；