[发明专利]无人船艇自主航行能力虚实融合测试评估方法、实训教学平台

说明书

本发明提供一种无人船艇自主航行能力虚实融合测试评估方法、实训教学平台，本发明方法，包括对智能感知算法、仿人避碰决策算法和自主航行控制算法进行虚拟仿真测试验证并对验证结果进行评估；在评估结果符合自主航行要求条件下，对前述三个算法进行虚拟场景‑实船测试验证并对验证结果进行评估；在评估结果符合自主航行要求的条件下，再对前述三个算法进行实船测试验证并对实船验证结果进行评估。本发明实训教学平台，使学生加深对无人船艇智能感知与自主控制理论知识的理解与掌握，对主要设备进行全方位认识，加强对专业概念的理解和设备结构及无人船艇系统组成的认知，逐步减少和替代传统实船实验操作，以降低实际设备的高成本和高风险。

技术领域

本发明涉及无人船艇自主航行方法的测试验证、评估方法及实训教学技术领域，具体而言，尤其涉及一种无人船艇自主航行能力虚实融合测试评估方法、实训教学平台。

背景技术

随着人工智能、自动化、互联网等新兴技术的快速发展，船舶工业迎来了快速变革期，船艇的智能化、无人化和自主化将是未来船艇发展的必然趋势。其中无人船艇的智能态势感知、仿人避碰决策、自主航行控制相关的自主航行能力更是关键技术和研究热点，截至目前，无人船艇领域尚未形成完整的测试验证方法体系，亟需构建完整的无人船艇航行功能测试验证方法体系，来支撑自主航行系统的研发与应用。

另外值得关注的是，绝大多数船艇仍处于船艇驾驶人员操纵的状态，少部分船艇则属于高度自动化或半自主船艇，随着无人技术在海洋工程领域的普及和推广，无人船艇技术将逐渐替代传统的非自主船艇。而在这个转型阶段，船舶工业和航运业应用型技术人才的培养将面临着新的挑战，一方面为已从事船舶行业和航运业的技术人才如何转型发展为适应市场需求的技术骨干力量，另一方面为培养学生如何快速进行无人船艇相关专业的学习以满足行业的需要。船舶行业和航运业对人才的需求不仅仅注重其专业知识的学习，更注重其实践能力的培养，而海上实践实习资金和时间消耗多，无人船艇系统内部的工作机理也较为抽象，传统的海事类专业人才培养方式在一定程度上制约着行业的快速发展，因此，面向无人船艇技术发展需求的人才教学方式应符合人才培养的时代发展潮流。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种无人船艇自主航行能力虚实融合测试评估方法、实训教学平台。本发明主要利用虚实融合实训教学平台，使得学生可以加深对无人船艇智能感知与自主控制理论知识的理解与掌握，并对主要设备进行全方位认识，加强对专业概念的理解和设备结构的认知及无人船艇系统组成的认知，最终通过该虚实融合实训教学平台逐步减少和替代传统实船实验操作，以降低实际设备的高成本和高风险。

本发明采用的技术手段如下：

一种无人船艇自主航行能力虚实融合测试评估方法，包括：

S1、对智能感知算法、仿人避碰决策算法和自主航行控制算法进行虚拟仿真测试验证；

S2、对步骤S1中得到的验证结果进行评估；

S3、在步骤S2的评估结果符合自主航行要求条件下，对智能感知算法、仿人避碰决策算法和自主航行控制算法进行虚拟场景-实船测试验证；

S4、对步骤S3中得到的虚拟场景-实船测试验证结果进行评估；

S5、在步骤S4的评估结果符合自主航行要求的条件下，对智能感知算法、仿人避碰决策算法和自主航行控制算法进行实船测试验证；若不符合要求，则需优化算法，再次进行虚拟场景-实船测试验证；

S6、对步骤S5中得到的实船测试验证结果进行评估；

S7、若步骤S6中得到的评估结果符合自主航行要求的条件，则实船测试结束；若不符合要求，则需优化算法，再次进行实船测试验证，在真实海洋测试场内将海洋航行环境信息作为智能感知算法、仿人避碰决策算法、自主航行控制算法的输入，相关算法根据输入信息操控实船运动。

进一步地，所述步骤S1中，所述虚拟仿真测试验证，具体是：