[发明专利]一种基于Hadoop的无人艇自主航行性能测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于Hadoop的无人艇自主航行性能测试系统与方法，包括：智能浮标，搭载传感设备和通信设备，环境信息感知及与岸基端通信，即无人艇的航行数据通过携带的传感设备采集，经通信设备将数据传输至岸基端；上位机，本地数据的存储以及通过Flume将测试场监测数据和无人艇航行数据上传至Hadoop集群；Hadoop平台，通过数据写入功能将测试场检测数据和无人艇航行数据写入Hbase数据库，并利用Map/Reduce框架完成数据处理和评估，实现大量数据的存储和处理，为无人艇自主航行质量评估提供数据存储和算力保障；虚拟仿真平台，将无人艇虚拟模型导入已创建的海洋环境，输入无人艇的航迹规划信息，通过监测无人艇在虚拟海洋环境中的航迹偏移量来评估该无人艇的自主航行性能；后端显示和控制设备，对评价结果的可视化和控制指令的下达。

技术领域

本发明涉及无人艇自主航行性能测试技术领域，尤其涉及一种基于Hadoop的无人艇自主航行性能测试系统及方法。

背景技术

无人艇是一个集智能传感、人工智能、大数据、云计算、物联网等新技术为一体的全新产业领域，已引起国内外密切关注，因其自主性、安全性、可靠性等要求更高，对无人艇进行全面的测试以验证其能正常行使相关功能，不仅是无人艇交付使用的前提，也是无人艇服役期间必不可少的环节。

传统的无人艇性能测试系统一般采用自身携带监测设备所传回的航行坐标数据或根据无人艇避障时间和避障数量作为评判标准，并没有涉及无人艇在测试过程中的实时航行数据、技术指标计算，更没有涉及在研究过程中对无人艇信号采集与控制性能的虚拟测试。因此，开发一套可完成无人艇从生产调试阶段到交付使用阶段的高效测试，能对无人艇自主航行性能进行定量评价的测试系统已成为了客观需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无人艇自主航行性能测试系统及方法，基于Hadoop的无人艇自主航行性能测试系统可提供两种测试手段，针对无人艇在生产调试阶段的测试需求，本测试系统提供相应的串口与无人艇实体进行对接，将无人艇置于人为构建的虚拟海洋环境之中，并通过给无人艇不断反馈环境信息以观察无人艇控制系统的反应，可有效测试无人艇的基本控制性能和自主航行性能，设计者还可根据经Hadoop平台处理的仿真结果对无人艇性能进行优化，为下一步的下水调试提供有效保障；针对无人艇在交付验证阶段的测试需求，本测试系统根据智能浮标传输回来的实时监测数据和预先制定的无人艇自主航行性能定量评价技术指标及权重，经Hadoop平台的写入与读取模块分区存储监测数据，并通过Hadoop平台的Map/Reduce模块高效处理和计算相关数据。本发明还提供后端显示和控制设备，可分屏显示测试场的实时视频信息、无人艇在虚拟海洋环境中航迹偏移量和控制器指令、无人艇自主航行的各级性能评价指标和最终评价结果等信息，以实现无人艇自主航行性能测试的无纸化、可视化、可溯源。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种无人艇自主航行性能测试系统，包括：

智能浮标，搭载传感设备和通信设备，用于环境信息感知及与岸基端通信，即无人艇的航行数据通过携带的传感设备采集，经通信设备将数据传输至岸基端；

上位机，用于本地数据的存储以及通过Flume将测试场监测数据和无人艇航行数据上传至Hadoop集群；

Hadoop平台，用于通过数据写入功能将测试场检测数据和无人艇航行数据写入Hbase数据库，并利用Map/Reduce框架完成数据处理和评估，实现大量数据的存储和处理，为无人艇自主航行质量评估提供数据存储和算力保障；

虚拟仿真平台，用于将无人艇虚拟模型导入已创建的海洋环境，并输入无人艇的航迹规划信息，通过监测无人艇在虚拟海洋环境中的航迹偏移量来评估该无人艇的自主航行性能；

后端显示和控制设备，用于对评价结果的可视化和控制指令的下达。