一种开放式智能船的航行算法测评系统的制作方法

本发明涉及智能航行的，具体涉及一种开放式智能船的航行算法测评系统。

背景技术：

1、探索、开发和利用海洋资源日渐成为各国关注重点。无人船具有小型化、轻量化、自主化等特点，是探索、开发以及保护海洋资源的重要工具。通常人工操控的船舶能够避开固定或移动障碍物，但无人船则需要在动态和不可预测的环境中依靠自身所具有的自动控制系统避开障碍物，确保自身的安全；

2、在船舶航行状态评估、船舶碰撞概率检测等场景种有着对海面船舶航行轨迹较高的预测需求，准确实时地对航行轨迹进行预测分析有助于评估船舶航行的状态，及时对可能存在的潜在威胁进行发现预警处理，航行轨迹预测本质上来讲就是时间序列建模。

3、第一、很多研究机构都是采用一种定性的测试方法来评判无人船在设计场景或真实场景下的自主航行能力，即通过对测试全过程的观察，简单地依据无人船是否能够完成下达的自主航行任务来判断自主航行系统的能力；

4、第二，现有的无人船避碰控制研究大多都依赖于某种特定的控制算法，而且计算较为复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种开放式智能船的航行算法测评系统，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

2、一种开放式智能船的航行算法测评系统，包括自动航行算法，其中自动航行算法包括有包括设置在岸上的岸端主机以及搭载在待测试智能船上的艇端主机、数据采集器和待测试无人船。

3、优选的，所述打分系统所需参数为通用参数和特定参数；确定所述待测试智能船沿着所述目标规划路径从航行起点至航行终点的循迹总时间，并确定所述循迹总时间对应的循迹效能评价指标，循迹总时间越短、循迹效能评价指标指示的自主航行能力越优；

4、打分系统包括有确定所述待测试智能船的实际航行轨迹与所述目标规划路径的偏差参数，并确定所述偏差参数对应的循迹性能评价指标，偏差参数越小、循迹性能评价指标指示的自主航行能力越优。

5、优选的，所述通用参数包括有舵机转动角度、航向角偏转角度、舵机转动速度、航速。

6、优选的，所述特定参数包括不同实验船舶的执行次数、横轴坐标，纵向坐标、高度坐标和运行轨迹图。

7、优选的，所述待测试无人船上搭载的数据采集器还包括轴扭矩传感器和轴转速传感器。

8、优选的，所述待测试无人船的经纬度信息转换为航行坐标系下的航迹点坐标,待测试无人船航迹点坐标(xn,yn)与该障碍物的坐标(xo,y0)之间的距离对比时，达到避碰距离d2，对航行算法的数据进行后期修正及核准。

9、优选的，所述l是待测试无人船的船具体面积(船舶在水面上表面积)；

10、k表示障碍物的航速与待测试无人船的航速之比(静态障碍物为0，行驶船舶航速为雷达探测到实速)；

11、δδ是待测试无人船的航向角与障碍物(静态障碍物或动态障碍物，单向变化夹角或双向变化夹角)的航向角之间的夹角。

12、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

13、1、因为实验算法已融合通用参数较多；故需写入的参数较少；在满足大部分实验的同时降低了使用难度，算法可同时实现设定单位艏向角或默认当前艏向角；可全场景使用。

14、2、当待测试无人船在诸如封闭试验水域内、类真实航道与真实航道等测试场景中进行自主航行时，利用本系统可以采集实测得到待测试无人船的各种实时的工作参数，并结合评价指标的数学模型与量化算法对试验数据进行计算与分析，可以对待测试无人船的自主循迹功能和自主避碰功能进行分析评价，从而得到全面、客观、准确且定量的评估结果，对自主航行系统能力的测评提供重要支撑，为其后续的升级与开发提供指导。

15、3、待测试无人船的在航行过程中的航行数据和外部环境数据，用于验证和改进自主航行系统产品的动态性能、可靠性和智能效能，船舶z字航法在实际航行中具有广泛的应用，它可以被应用于繁忙的航道、窄水道、复杂的水文地理条件和复杂的天气环境中。

16、4、在狭窄水道中，船舶通过航行算法采用z字航法来避免与其他船只的相撞，在深水航道中，通过z字航法可以有效地利用旁边的浅水区域，减小船舶的摇晃和波浪对船身的影响，提高航行的平稳性和舒适性。

1.一种开放式智能船的航行算法，其特征在于：包括自动航行算法，其中自动航行算法包括有包括设置在岸上的岸端主机以及搭载在待测试智能船上的艇端主机、数据采集器和待测试无人船。

2.一种开放式智能船的测评系统，包括有打分系统所需参数为通用参数和特定参数；确定所述待测试智能船沿着所述目标规划路径从航行起点至航行终点的循迹总时间，并确定所述循迹总时间对应的循迹效能评价指标，循迹总时间越短、循迹效能评价指标指示的自主航行能力越优；

3.根据权利要求2所述的一种开放式智能船的测评系统，其特征在于：所述通用参数包括有舵机转动角度、航向角偏转角度、舵机转动速度、航速。

4.根据权利要求2所述的一种开放式智能船的测评系统，其特征在于：所述特定参数包括不同实验船舶的执行次数、横轴坐标，纵向坐标、高度坐标和运行轨迹图。

5.根据权利要求1所述的一种开放式智能船的航行算法，其特征在于：所述待测试无人船上搭载的数据采集器还包括轴扭矩传感器和轴转速传感器。

6.根据权利要求5所述的一种开放式智能船的航行算法，其特征在于：所述待测试无人船的经纬度信息转换为航行坐标系下的航迹点坐标,待测试无人船航迹点坐标(xn,yn)与该障碍物的坐标(xo,y0)之间的距离对比时，达到避碰距离d2，对航行算法的数据进行后期修正及核准。

7.根据权利要求6所述的一种开放式智能船的航行算法，其特征在于：所述l是待测试无人船的船具体面积(船舶在水面上表面积)；

8.根据权利要求1所述的一种开放式智能船的航行算法，其特征在于：运行流程如下：

9.根据权利要求4所述的一种开放式智能船测评系统，其特征在于：打分流程如下：