一种无人艇航行仿真模拟方法及系统与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明实施例涉及无人艇技术领域，尤其涉及一种无人艇航行仿真模拟方法及系统。背景技术：2.水面无人艇是一种具有自主航行与路径规划能力，可搭载不同的任务载荷，并且能够完成设定任务的水面舰艇。具有航速高、智能化、机动性强、无人员操控等优点，被广泛应用于海洋空间资源探测、海底测绘、应急救援、情报收集、反潜反水雷等任务。水面无人艇按照用途分为军用和民用，军用领域无人艇广泛应用于海上情报侦察搜集：对我方海域进行巡逻，及时发现并返回外来船只的详细信息；反潜反水雷：利用声纳对水下水雷等威胁目标进行探测；海上打击：通过无人艇上携带的武器对目标进行打击；海上救援：对危险海域进行取证救援。3.无人艇在军事和民用领域应用广泛，可以执行侦察、气象探测、水文测量等任务方面有突出优势，未来也不断有新的使用场景，如何在较短时间验证无人艇的在新场景下的适用性，对无人艇的应用至关重要。水面无人艇领域的研究正在得到越来越多国家和机构的重视，无人艇的海上调试过程受到海况条件等因素影响，成本高、难度大、耗时长。就可以有效降低调试成本、缩短试验周期，对快速实现经济效益和投入使用至关重要。4.因此，提出一种无人艇航行仿真模拟方法来降低调试成本、缩短试验周期是目前业界亟待解决的重要课题。技术实现要素：5.针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种无人艇航行仿真模拟方法及系统。6.一方面，本发明实施例提供一种无人艇航行仿真模拟方法，包括：7.s1、获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息；其中，所述第一位置信息为无人艇当前位置的信息，所述第一航行参数信息为无人艇当前的航行参数信息；8.s2、根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，并将所述第二位置信息反馈至仿真模拟处理器；其中，所述第二位置信息为无人艇从所述当前位置按照所述第一航行参数信息航行预设时间段之后所到达的特征位置的位置信息；9.s3、所述仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息；其中，所述第二航行参数信息为无人艇从所述特征位置出发时的航行参数信息；10.s4、判断所述特征位置与预设目的地是否重合，若是，则执行步骤s6，否则执行步骤s5；11.s5、将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复步骤s2-s4；12.s6、获取所述无人艇的模拟航行轨迹。13.另一方面，本发明实施例提供一种无人艇航行仿真模拟系统，包括：14.第一获取模块，用于获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息；其中，所述第一位置信息为无人艇当前位置的信息，所述第一航行参数信息为无人艇当前的航行参数信息；15.处理模块，用于根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，并将所述第二位置信息反馈至仿真模拟处理器；其中，所述第二位置信息为无人艇从所述当前位置按照所述第一航行参数信息航行预设时间段之后所到达的特征位置的位置信息；16.仿真模拟处理器，用于根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息；其中，所述第二航行参数信息为无人艇从所述特征位置出发时的航行参数信息；17.判断模块，用于判断所述特征位置与预设目的地是否重合；18.第二获取模块，用于获取所述无人艇的模拟航行轨迹。19.本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟方法及系统，通过获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息，根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息，再将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复上述步骤，直到特征位置与预设目的地重合，获取所述无人艇的模拟航行轨迹，有效降低调试成本、缩短试验周期。附图说明20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。21.图1为本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟方法的流程示意图；22.图2为本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟航行轨迹示意图；23.图3为本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟系统的结构示意图。具体实施方式24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。25.图1为本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供一种无人艇航行仿真模拟方法方法，包括：26.s1、获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息；其中，所述第一位置信息为无人艇当前位置的位置信息，所述第一航行参数信息为无人艇当前的航行参数信息；27.具体地，第一获取模块获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息；其中，所述第一位置信息为无人艇当前位置的位置信息，所述第一航行参数信息为无人艇当前的航行参数信息。可以理解的是，上述第一位置信息和预设目标位置信息均可以包括经度信息和纬度信息，也可以包括其他可以用于表示位置的参数信息，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定；同样地，所述航行参数信息可以包括航行速度和航向角度，当然也可以包括其他用于表示航行情况的参数信息，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。28.s2、根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，并将所述第二位置信息反馈至仿真模拟处理器；其中，所述第二位置信息为无人艇从所述当前位置按照所述第一航行参数信息航行预设时间段之后所到达的特征位置的位置信息；29.具体地，处理模块根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，并将所述第二位置信息反馈至仿真模拟处理器；其中，所述第二位置信息为无人艇从所述当前位置按照所述第一航行参数信息航行预设时间段之后所到达的特征位置的位置信息。同样地，第二位置信息也可以包括经度信息和纬度信息，也可以包括其他可以用于表示位置的参数信息，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。30.s3、所述仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息；其中，所述第二航行参数信息为无人艇从所述特征位置出发时的航行参数信息；31.具体地，所述仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息；其中，所述第二航行参数信息为无人艇从所述特征位置出发时的航行参数信息。应当说明的是，在无人艇出发前已经规划好预设航行路线，该预设航行路线包括多个路线标记点，可以将与所述特征位置相邻的下一路线标记点作为所述预设目标位置。所述第二航行参数信息可以包括航行速度和航向角度，当然也可以包括其他用于表示航行情况的参数信息，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。32.s4、判断所述特征位置与预设目的地是否重合，若是，则执行步骤s6，否则执行步骤s5；33.其中，所述预设目的地为航行路线的终点。34.s5、将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复步骤s2-s4；35.s6、获取所述无人艇的模拟航行轨迹。36.具体地，将所述特征位置作为当前位置，将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复步骤s2-s4，获得下一个特征位置，直到所述特征位置与预设目的地重合，则第一个当前位置与获得的多个特征位置构成了所述无人艇的模拟航行轨迹。37.本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟方法，通过获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息，根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息，再将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复上述步骤，直到特征位置与预设目的地重合，获取所述无人艇的模拟航行轨迹，有效降低调试成本、缩短试验周期。38.在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一位置信息包括第一经度和第一纬度，所述第一航行参数信息包括第一航行速度和第一航向角度；相应地，所述第二位置信息包括第二经度和第二纬度，所述第二航行参数信息包括第二航行速度和第二航向角度。39.具体地，所述第一位置信息是所述第一获取模块与无人艇航行控制台数据端口通信连接获取的。40.在上述实施例的基础上，进一步地，所述根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，包括：41.根据公式：[0042][0043]计算所述第二经度和所述第二纬度；其中，x1为所述第一经度；y1为所述第一纬度；x2为第二经度；y2为第二纬度；ψ为所述第一航向角度；l1为所述当前位置和所述特征位置之间的距离；v1为第一航行速度，δt为所述预设时间段；a为所述当前位置和所述特征位置之间的距离与所述第一经度之间的关系系数；b所述当前位置和所述特征位置之间的距离与第一纬度之间的关系系数。[0044]可以理解的是，δt为所述预设时间段，当δt足够小时，即可获得距离较近的多个特征位置，则最终获得的轨迹无人艇的模拟航行轨迹的准确度越高。应当说明的是，在实际航行过程中，无人艇的位置是以特征位置为圆心，在一定范围内随机运动，因而可以在所述预设无人艇运动模型中引入扰动参数，用以对所述特征位置进行修正，所述扰动参数的值具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定。[0045]在上述实施例的基础上，进一步地，所述预设目标位置信息包括第三经度和第三纬度；相应地，所述仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息，包括：[0046]根据所述第三经度和第三纬度以及所述第二经度和第二纬度，计算所述预设目标位置与所述特征位置之间的距离；[0047]根据所述第三经度和第三纬度以及所述第二经度和第二纬度，计算所述预设目标位置相对于所述特征位置的方位角；[0048]根据所述预设目标位置与所述特征位置之间的距离和所述预设目标位置相对于所述特征位置的方位角，获取第二航行速度和第二航向角度。[0049]具体地，仿真模拟处理器根据所述第三经度和第三纬度以及所述第二经度和第二纬度，计算所述预设目标位置与所述特征位置之间的距离；根据所述第三经度和第三纬度处相对于位置p2处的方位角，获取无人艇从位置p2处出发时的速度(即第二航行速度)和航向角度(即第二航向角度)。在航行过程中，若雷达探测m1处有障碍物，将m1’的位置作为修正位置，在将m1’的位置作为所述预设目标位置，重新计算第二航行速度和第二航向角度。[0065]本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟方法，通过获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息，根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息，再将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复上述步骤，直到特征位置与预设目的地重合，获取所述无人艇的模拟航行轨迹，有效降低调试成本、缩短试验周期。[0066]图3为本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟系统的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供一种无人艇航行仿真模拟系统，包括：第一获取模块201、处理模块202、仿真模拟处理器203、判断模块204和第二获取模块205，其中：[0067]第一获取模块201，用于获取无人艇第一位置信息和第一航行参数信息和预设目标位置信息；其中，所述第一位置信息为无人艇当前位置的信息，所述第一航行参数信息为无人艇当前的航行参数信息；[0068]处理模块202，用于根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，并将所述第二位置信息反馈至仿真模拟处理器203；其中，所述第二位置信息为无人艇从所述当前位置按照所述第一航行参数信息航行预设时间段之后所到达的特征位置的位置信息；[0069]仿真模拟处理器203，用于根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息；其中，所述第二航行参数信息为无人艇从所述特征位置出发时的航行参数信息；[0070]判断模块204，用于判断所述特征位置与预设目的地是否重合；[0071]第二获取模块205，用于获取所述无人艇的模拟航行轨迹。[0072]本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟系统，通过获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息，根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息，再将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复上述步骤，直到特征位置与预设目的地重合，获取所述无人艇的模拟航行轨迹，有效降低调试成本、缩短试验周期。[0073]在上述实施例的基础上，进一步地，所述系统还包括第三获取模块206，用于获取修正位置信息。[0074]在上述各实施例中，所述第一获取模块201与无人艇航行控制台数据端口通信连接，和/或，所述第三获取模块206与无人艇雷达探测数据端口通信连接。[0075]具体地，本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟系统仅需要在无人艇航行控制台添加仿真模拟输出接口，该接口包括用于无人艇航行控制台数据端口和无人艇雷达探测数据端口用于输出位置信息、航行参数信息和修正位置信息。[0076]本发明实施例提供的无人艇航行仿真模拟系统，通过获取无人艇第一位置信息、第一航行参数信息和预设目标位置信息，根据所述第一位置信息和第一航行参数信息以及预设无人艇运动模型，计算无人艇第二位置信息，仿真模拟处理器根据所述第二位置信息和所述预设目标位置信息，计算第二航行参数信息，再将所述第二位置信息和所述第二航行参数信息作为所述第一位置信息和第一航行参数信息，重复上述步骤，直到特征位置与预设目的地重合，获取所述无人艇的模拟航行轨迹，有效降低调试成本、缩短试验周期。[0077]本发明提供的系统的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。[0078]以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。[0079]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。[0080]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。









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