一種無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于無人船設(shè)計領(lǐng)域，具體地說，涉及一種無人船仿真設(shè)計半物理平臺O
【背景技術(shù)】
[0002]無人船結(jié)構(gòu)復(fù)雜、所攜帶各種設(shè)備非常昂貴，而無人船工作環(huán)境惡劣，對于新研制的無人船若直接在海洋中實驗風(fēng)險非常高。為了驗證無人船控制系統(tǒng)的正確性，可以通過仿真的方式，這樣可以降低很多風(fēng)險和成本。
[0003]本專利開發(fā)一種設(shè)計合理、可靠性和實時性高、并且能夠?qū)崿F(xiàn)無人船快速設(shè)計和驗證的無人船仿真設(shè)計半物理平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種設(shè)計合理、可靠性和實時性高、并且能夠?qū)崿F(xiàn)無人船快速設(shè)計和驗證的無人船仿真設(shè)計半物理平臺。
[0005]為解決上述問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺，其特征在于:包括無人船本體、岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)；所述無人船本體包括船殼，船殼上設(shè)置有自動駕駛計算機(jī)，導(dǎo)航傳感器單元，執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元和觀測單元；所述自動駕駛計算機(jī)連接有岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)；所述自動駕駛計算機(jī)與載體仿真計算機(jī)之間通過硬件接口相連；載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)之間通過高速通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，環(huán)境仿真計算機(jī)連接有顯示設(shè)備。
[0007]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述岸基操作平臺包括監(jiān)控計算機(jī)，監(jiān)控計算機(jī)連接有通信接口、水面操作臺和水面導(dǎo)航設(shè)備單元；所述通信接口連接岸上的通信接口，岸上的通信接口連接自動駕駛計算機(jī)。
[0008]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述載體仿真計算機(jī)上裝有D/A轉(zhuǎn)換板、A/D轉(zhuǎn)換板、DO輸出板、DI輸入板和串口板，自動駕駛計算機(jī)上裝有D/A轉(zhuǎn)換板、A/D轉(zhuǎn)換板、DO輸出板、DI輸入板和串口板；所述載體仿真計算機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換板連接自動駕駛計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換板，載體仿真計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換板連接自動駕駛計算機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換板，載體仿真計算機(jī)的DO輸出板連接自動駕駛計算機(jī)的DI輸入板，載體仿真計算機(jī)的DI輸入板連接自動駕駛計算機(jī)的DO輸出板。
[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是:
[0010]I)、本實用新型通過仿真的方法來模擬無人船和其運(yùn)行的海洋環(huán)境，可以模擬在不同海洋環(huán)境下的試驗研究，可以模擬對無人船的各種控制，而這種控制是沒有風(fēng)險的。
[0011]2)、本實用新型的無人船自動駕駛計算機(jī)與實際無人船的自動駕駛計算機(jī)的軟硬件配置是一樣的，在仿真平臺上實驗成功的系統(tǒng)可以直接用到實際的無人船中。
[0012]3)、本實用新型中海洋環(huán)境模擬計算機(jī)可以通過人機(jī)界面設(shè)置多種環(huán)境參數(shù)如海流、浪涌或各種障礙物，通過這種靈活的設(shè)置方式可以模擬各種可能遇到的海洋環(huán)境。
[0013]4)、本實用新型的結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展，如無人船可能用到的聲學(xué)設(shè)備，環(huán)境觀測設(shè)備等，可以通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化仿真，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給自動駕駛計算機(jī)，并通過環(huán)境模擬計算機(jī)進(jìn)行顯示。
[0014]本實用新型通過該仿真平臺，在產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品研制過程中，用安全、靈活、廉價的系統(tǒng)仿真試驗獲得產(chǎn)品功能、性能和可靠性的大量信息，并優(yōu)化和完善設(shè)計，通過仿真排除設(shè)計中的錯誤，確保海上試驗的成功。
[0015]同時下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型一種實施例中無人船本體和岸基操作平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實用新型一種實施例中無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺的結(jié)構(gòu)原理框圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例:
[0019]如圖1、2所示，一種無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺，包括無人船本體、岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)。所述無人船本體包括船殼，船殼上設(shè)置有自動駕駛計算機(jī)，導(dǎo)航傳感器單元，執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元和觀測單元；所述自動駕駛計算機(jī)連接有岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)；所述自動駕駛計算機(jī)與載體仿真計算機(jī)之間通過硬件接口相連；載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)之間通過高速通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，環(huán)境仿真計算機(jī)連接有顯示設(shè)備。
[0020]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述岸基操作平臺包括監(jiān)控計算機(jī)，監(jiān)控計算機(jī)連接有通信接口、水面操作臺和水面導(dǎo)航設(shè)備單元；所述通信接口連接岸上的通信接口，岸上的通信接口連接自動駕駛計算機(jī)。
[0021]作為一種優(yōu)化的技術(shù)方案，所述載體仿真計算機(jī)上裝有D/A轉(zhuǎn)換板、A/D轉(zhuǎn)換板、DO輸出板、DI輸入板和串口板，自動駕駛計算機(jī)上裝有D/A轉(zhuǎn)換板、A/D轉(zhuǎn)換板、DO輸出板、DI輸入板和串口板；所述載體仿真計算機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換板連接自動駕駛計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換板，載體仿真計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換板連接自動駕駛計算機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換板，載體仿真計算機(jī)的DO輸出板連接自動駕駛計算機(jī)的DI輸入板，載體仿真計算機(jī)的DI輸入板連接自動駕駛計算機(jī)的DO輸出板。
[0022]載體仿真計算機(jī)的軟件通過計算無人船的動力學(xué)以及流體動力學(xué)模型，計算出無人船運(yùn)行過程中的位置和姿態(tài)。無人船上的各種傳感器及設(shè)備通過仿真技術(shù)實現(xiàn)，如虛擬多普勒計程儀，虛擬光纖陀螺羅盤，虛擬漏水傳感器，虛擬溫鹽儀傳感器等。所述環(huán)境仿真計算機(jī)連接的顯示設(shè)備為3D顯示設(shè)備。
[0023]本實用新型通過仿真的方法來模擬無人船本體和其運(yùn)行的海洋環(huán)境，可以模擬在不同海洋環(huán)境下的試驗研究，可以對無人船進(jìn)行各種控制算法實驗，而這種控制是沒有風(fēng)險的。
[0024]本實用新型的無人船自動駕駛計算機(jī)與實際無人船的自動駕駛計算機(jī)的軟硬件配置是一樣的，在仿真平臺上實驗成功的系統(tǒng)可以直接用到實際的無人船中。
[0025]本實用新型中海洋環(huán)境模擬計算機(jī)可以通過人機(jī)界面設(shè)置多種環(huán)境參數(shù)如海流、浪涌或各種障礙物，通過這種靈活的設(shè)置方式可以模擬各種可能遇到的海洋環(huán)境。
[0026]本實用新型的結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展，如無人船可能用到的聲學(xué)設(shè)備，環(huán)境觀測設(shè)備等，可以通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化仿真，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給自動駕駛計算機(jī)，并通過環(huán)境模擬計算機(jī)進(jìn)行顯示。
[0027]本實用新型不局限于上述的優(yōu)選實施方式，任何人應(yīng)該得知在本實用新型的啟示下做出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實用新型具有相同或者相近似的技術(shù)方案，均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺，其特征在于:包括無人船本體、岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)； 所述無人船本體包括船殼，船殼上設(shè)置有自動駕駛計算機(jī)，導(dǎo)航傳感器單元，執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元和觀測單元；所述自動駕駛計算機(jī)連接有岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)；所述自動駕駛計算機(jī)與載體仿真計算機(jī)之間通過硬件接口相連；載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)之間通過高速通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，環(huán)境仿真計算機(jī)連接有顯示設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺，其特征在于:所述岸基操作平臺包括監(jiān)控計算機(jī)，監(jiān)控計算機(jī)連接有通信接口、水面操作臺和水面導(dǎo)航設(shè)備單元；所述通信接口連接岸上的通信接口，岸上的通信接口連接自動駕駛計算機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺，其特征在于:所述載體仿真計算機(jī)上裝有D/A轉(zhuǎn)換板、A/D轉(zhuǎn)換板、DO輸出板、DI輸入板和串口板，自動駕駛計算機(jī)上裝有D/A轉(zhuǎn)換板、A/D轉(zhuǎn)換板、DO輸出板、DI輸入板和串口板；所述載體仿真計算機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換板連接自動駕駛計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換板，載體仿真計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換板連接自動駕駛計算機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換板，載體仿真計算機(jī)的DO輸出板連接自動駕駛計算機(jī)的DI輸入板，載體仿真計算機(jī)的DI輸入板連接自動駕駛計算機(jī)的DO輸出板，載體仿真計算機(jī)的串口板連接自動駕駛計算機(jī)的串口板。
【專利摘要】本實用新型公開了一種無人船半物理數(shù)學(xué)仿真平臺，包括無人船本體、岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)。所述無人船本體包括船殼，船殼上設(shè)置有自動駕駛計算機(jī)，導(dǎo)航傳感器單元，執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元和觀測單元；所述自動駕駛計算機(jī)連接有岸基操作平臺、載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)；所述自動駕駛計算機(jī)與載體仿真計算機(jī)之間通過硬件接口相連；載體仿真計算機(jī)和環(huán)境仿真計算機(jī)之間通過高速通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起，環(huán)境仿真計算機(jī)連接有顯示設(shè)備。本實用新型用安全、靈活、廉價的系統(tǒng)仿真試驗獲得產(chǎn)品功能、性能和可靠性的大量信息，并優(yōu)化和完善設(shè)計，通過仿真排除設(shè)計中的錯誤，確保海上試驗的成功。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號】CN204925675
【申請?zhí)枴緾N201520730149
【發(fā)明人】吳寶舉
【申請人】吳寶舉
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月18日