[發(fā)明專利]無人船艇自主航行能力虛實(shí)融合測試評(píng)估方法、實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210068417.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN114446106A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范云生;王婷;劉弘毅;王國峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/00
• 分類號(hào): G09B9/00;G06Q50/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發(fā)明提供一種無人船艇自主航行能力虛實(shí)融合測試評(píng)估方法、實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，本發(fā)明方法，包括對(duì)智能感知算法、仿人避碰決策算法和自主航行控制算法進(jìn)行虛擬仿真測試驗(yàn)證并對(duì)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行評(píng)估；在評(píng)估結(jié)果符合自主航行要求條件下，對(duì)前述三個(gè)算法進(jìn)行虛擬場景?實(shí)船測試驗(yàn)證并對(duì)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行評(píng)估；在評(píng)估結(jié)果符合自主航行要求的條件下，再對(duì)前述三個(gè)算法進(jìn)行實(shí)船測試驗(yàn)證并對(duì)實(shí)船驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，使學(xué)生加深對(duì)無人船艇智能感知與自主控制理論知識(shí)的理解與掌握，對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行全方位認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)專業(yè)概念的理解和設(shè)備結(jié)構(gòu)及無人船艇系統(tǒng)組成的認(rèn)知，逐步減少和替代傳統(tǒng)實(shí)船實(shí)驗(yàn)操作，以降低實(shí)際設(shè)備的高成本和高風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人船艇自主航行方法的測試驗(yàn)證、評(píng)估方法及實(shí)訓(xùn)教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種無人船艇自主航行能力虛實(shí)融合測試評(píng)估方法、實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)。

背景技術(shù)

隨著人工智能、自動(dòng)化、互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，船舶工業(yè)迎來了快速變革期，船艇的智能化、無人化和自主化將是未來船艇發(fā)展的必然趨勢。其中無人船艇的智能態(tài)勢感知、仿人避碰決策、自主航行控制相關(guān)的自主航行能力更是關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)，截至目前，無人船艇領(lǐng)域尚未形成完整的測試驗(yàn)證方法體系，亟需構(gòu)建完整的無人船艇航行功能測試驗(yàn)證方法體系，來支撐自主航行系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。

另外值得關(guān)注的是，絕大多數(shù)船艇仍處于船艇駕駛?cè)藛T操縱的狀態(tài)，少部分船艇則屬于高度自動(dòng)化或半自主船艇，隨著無人技術(shù)在海洋工程領(lǐng)域的普及和推廣，無人船艇技術(shù)將逐漸替代傳統(tǒng)的非自主船艇。而在這個(gè)轉(zhuǎn)型階段，船舶工業(yè)和航運(yùn)業(yè)應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)將面臨著新的挑戰(zhàn)，一方面為已從事船舶行業(yè)和航運(yùn)業(yè)的技術(shù)人才如何轉(zhuǎn)型發(fā)展為適應(yīng)市場需求的技術(shù)骨干力量，另一方面為培養(yǎng)學(xué)生如何快速進(jìn)行無人船艇相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)以滿足行業(yè)的需要。船舶行業(yè)和航運(yùn)業(yè)對(duì)人才的需求不僅僅注重其專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，更注重其實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而海上實(shí)踐實(shí)習(xí)資金和時(shí)間消耗多，無人船艇系統(tǒng)內(nèi)部的工作機(jī)理也較為抽象，傳統(tǒng)的海事類專業(yè)人才培養(yǎng)方式在一定程度上制約著行業(yè)的快速發(fā)展，因此，面向無人船艇技術(shù)發(fā)展需求的人才教學(xué)方式應(yīng)符合人才培養(yǎng)的時(shí)代發(fā)展潮流。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，提供一種無人船艇自主航行能力虛實(shí)融合測試評(píng)估方法、實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)。本發(fā)明主要利用虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，使得學(xué)生可以加深對(duì)無人船艇智能感知與自主控制理論知識(shí)的理解與掌握，并對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行全方位認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)專業(yè)概念的理解和設(shè)備結(jié)構(gòu)的認(rèn)知及無人船艇系統(tǒng)組成的認(rèn)知，最終通過該虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)逐步減少和替代傳統(tǒng)實(shí)船實(shí)驗(yàn)操作，以降低實(shí)際設(shè)備的高成本和高風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種無人船艇自主航行能力虛實(shí)融合測試評(píng)估方法，包括：

S1、對(duì)智能感知算法、仿人避碰決策算法和自主航行控制算法進(jìn)行虛擬仿真測試驗(yàn)證；

S2、對(duì)步驟S1中得到的驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行評(píng)估；

S3、在步驟S2的評(píng)估結(jié)果符合自主航行要求條件下，對(duì)智能感知算法、仿人避碰決策算法和自主航行控制算法進(jìn)行虛擬場景-實(shí)船測試驗(yàn)證；

S4、對(duì)步驟S3中得到的虛擬場景-實(shí)船測試驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行評(píng)估；

S5、在步驟S4的評(píng)估結(jié)果符合自主航行要求的條件下，對(duì)智能感知算法、仿人避碰決策算法和自主航行控制算法進(jìn)行實(shí)船測試驗(yàn)證；若不符合要求，則需優(yōu)化算法，再次進(jìn)行虛擬場景-實(shí)船測試驗(yàn)證；

S6、對(duì)步驟S5中得到的實(shí)船測試驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行評(píng)估；

S7、若步驟S6中得到的評(píng)估結(jié)果符合自主航行要求的條件，則實(shí)船測試結(jié)束；若不符合要求，則需優(yōu)化算法，再次進(jìn)行實(shí)船測試驗(yàn)證，在真實(shí)海洋測試場內(nèi)將海洋航行環(huán)境信息作為智能感知算法、仿人避碰決策算法、自主航行控制算法的輸入，相關(guān)算法根據(jù)輸入信息操控實(shí)船運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中，所述虛擬仿真測試驗(yàn)證，具體是：