[發(fā)明專利]一種虛實(shí)融合的無人水面艇避碰測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010767211.3
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111846144B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張波;韋喜忠;陳奕宏;金建海;包濤;陳卓;周則興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶科學(xué)研究中心
• 主分類號: B63B79/30
• 分類號: B63B79/30;B63B71/00
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種虛實(shí)融合的無人水面艇避碰測試方法，其特征在于：所述避碰測試方法中無人艇及障礙物均為虛擬模式，設(shè)定初始時(shí)刻時(shí)的船體坐標(biāo)系為A坐標(biāo)系，當(dāng)前時(shí)刻為T1，T1時(shí)刻時(shí)的船體坐標(biāo)系為B坐標(biāo)系，下一時(shí)刻為T2時(shí)刻；包括如下步驟：

第一步：輸入T1時(shí)刻的初始船位、障礙物在A坐標(biāo)系中的初始相對速度(V_Ax，V_Ay)、初始相對位置(D_Ax，D_Ay)；

第二步：更新T1時(shí)刻時(shí)無人艇在大地坐標(biāo)系下的船速、航向角，輸出A坐標(biāo)系X軸與B坐標(biāo)系X軸之間的夾角θ、B坐標(biāo)系原點(diǎn)在A坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(D_OBAx，D_OBAy)；

第三步：根據(jù)障礙物在A坐標(biāo)系中的相對速度(V_Ax，V_Ay)，第二步中的夾角θ和相對速度(V_OBAx，V_OBAy)，輸出T1時(shí)刻時(shí)的障礙物在B坐標(biāo)系中的相對速度(V_Bx，V_By)；

第四步：根據(jù)障礙物在A坐標(biāo)系中的位置(D_Ax，D_Ay)、第二步中的夾角θ和坐標(biāo)(D_OBAx，D_OBAy)，輸出T1時(shí)刻時(shí)的障礙物在B坐標(biāo)系中的相對位置(D_Bx1，D_By1)；

第五步：根據(jù)船速和T1時(shí)刻的船位，更新無人艇在T2時(shí)刻時(shí)的船位，即T2時(shí)刻時(shí)無人艇在A坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(D_tx，D_ty)；

第六步：根據(jù)第三步中的相對速度(V_Bx，V_By)和第四步中的相對位置(D_Bx1，D_By1)，輸出T2時(shí)刻時(shí)的障礙物在B坐標(biāo)系中的相對位置(D_Bx2，D_By2)；

第七步：根據(jù)第六步中的相對位置(D_Bx2，D_By2)、第二步中A坐標(biāo)系X軸與B坐標(biāo)系X軸之間的夾角θ、第五步中的坐標(biāo)(D_tx，D_ty)，輸出T2時(shí)刻時(shí)障礙物在A坐標(biāo)系中的相對位置(D_Ax2，D_Ay2)；

第八步：將T2時(shí)刻作為初始時(shí)刻T1，將第七步中T2時(shí)刻時(shí)障礙物在A坐標(biāo)系中的相對位置(D_Ax2，D_Ay2)作為第一步中的已知量，重復(fù)第二步至第七步，進(jìn)行無人艇自主避碰測試；

通過上述循環(huán)，不斷更新障礙物在B坐標(biāo)系中的位置，即障礙物當(dāng)前相對于無人艇的位置，從而模擬無人艇上傳感器探測障礙物的過程。

2.如權(quán)利要求1所述的一種虛實(shí)融合的無人水面艇避碰測試方法，其特征在于：根據(jù)初始時(shí)刻無人艇的船速，設(shè)定其速度方向與航向角一致，并以此速度方向作為X軸方向，以初始時(shí)刻的船位點(diǎn)為原點(diǎn)，該X軸方向以原點(diǎn)為圓心在水平面內(nèi)右轉(zhuǎn)90°作為Y軸方向，構(gòu)建A坐標(biāo)系；

以T1時(shí)刻無人艇速度方向作為X軸方向，以T1時(shí)刻的船位點(diǎn)為原點(diǎn)，該X軸方向以原點(diǎn)為圓心在水平面內(nèi)右轉(zhuǎn)90°作為Y軸方向，構(gòu)建B坐標(biāo)系。

3.如權(quán)利要求1所述的一種虛實(shí)融合的無人水面艇避碰測試方法，其特征在于：第三步中，根據(jù)二維平面坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)與平移變換公式，如下：

其中，R為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，θ為以A坐標(biāo)系X軸為起邊、以B坐標(biāo)系X軸為終邊的角度，逆時(shí)針為正，采用弧度制，范圍(-π,π]；從而獲得T1時(shí)刻障礙物在B坐標(biāo)系中的相對速度(V_Bx，V_By)；

同樣的，第四步中，根據(jù)二維平面坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)與平移變換公式，如下：

從而獲得T1時(shí)刻時(shí)的障礙物在B坐標(biāo)系中的相對位置(D_Bx1，D_By1)。