【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测试系统，尤其是一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统。
技术介绍
1、当前，随着人工智能技术的快速发展，“无人车”、“无人船”、“无人机”等大量智能化无人装备应运而生并不断拓展在实战中的应用，特别是在战场感知、行动空间、作战模式、指挥控制与后勤保障上呈现出新的特点和变化，从而推动着战争形态急剧发生改变。
2、在道路交通领域，高级辅助驾驶和自动驾驶也处于火热研究阶段，有的已经部署到了实际车辆，提高了驾乘品质以及安全性。另外，以扫地机器人为代表的智能家庭用设备的普及也给人民群众的日常生活带来了极大便利，提高了人民的生活品质。
3、然而，在海洋装备领域，针对装备传统总体性能的测试已经非常成熟，有些也已使用虚拟水池测试进行替代；然而，针对新的面向自主与无人相关的智能测试由于受到试验周期、试验成本和试验环境的限制，例如装备的海洋环境测试，一般成本高、危险性大，且试验海域和场景有限，导致智能/无人海洋装备的研发远远落后于其他领域。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，从而为用于智能/无人海洋装备智能控制与综合感知能力生成，有效的提供了一种联立、统一的低成本、便捷开发与测试方法。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，在构建的模拟环境中开发、测试与验证用于装备或载具的智能感知与控制算法，整个测试系统包括环境模
4、其进一步技术方案在于：
5、所述环境模拟子系统可模拟不同气象条件下的海况。
6、所述环境模拟子系统按照装备实际作业环境模拟相应地理环境。
7、目标与障碍物的生成一方面基于积累的素材，另一方面可通过深度学习算法例如对抗生成网络按要求生成目标与障碍物的素材。
8、生成的目标和障碍物能够与环境模拟子系统中的环境进行交互。
9、所述装备模拟子系统由一个六自由度转台和相应的样机、模型和具体设备组成。
10、所述装备模拟子系统与环境模拟子系统交互，并将数据发给控制子系统，作为控制算法开发与测试的输入，同时控制子系统将控制信号发给装备模拟子系统，以产生相应的物理反馈。
11、所述装备模拟子系统还与环境模拟子系统交互生成不同气象条件下态势感知设备的真实感知结果，并将感知数据发给综合感知子系统，进行感知算法的开发与测试；另外综合感知子系统可以控制装备模拟子系统中的感知设备，红外光电焦距、云台的运动控制，以测试不同感知算法的环境适应性。
12、综合感知子系统在虚拟空间构建态势感知设备的3d可视化模型。
13、控制子系统构建被控对象的3d可视化模型，并装配在装备的3d可视化模型上；根据运动机理，模拟被控对象在控制算法的作用下的运动情况；根据机理知识，或数值仿真计算结果，目标和障碍物生成子系统和模拟环境子系统共同作用下装备的运动或与其他物体的运动交互，并将最终运动情况发给装备模拟子系统。
14、本专利技术的有益效果如下：
15、本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过五个子系统的互相配合工作，可在构建的模拟环境中开发、测试与验证用于装备或载具的智能感知与控制算法。
16、本专利技术可在室内环境下通过模拟无人/智能海洋装备或载具的实际应用场景，开发与测试用于装备或载具的控制与感知算法，便于算法开发与测试的快速迭代，加快算法开发周期，降低开发成本。
17、本专利技术通过装备模拟子系统对海况，以及气象模拟子系统对多种气象条件的模拟，包括恶劣和极端天气，可充分测试算法的耐候性，增强算法的鲁棒性。
18、本专利技术基于深度学习算法在持续积累素材的基础上可以不受限制的生成各类目标或障碍物，对于测试算法的可靠性与稳定性具有重要意义。
19、本专利技术是一种面向无人/智能海洋装备基于虚实融合的控制和感知算法开发与测试系统，通过虚拟、半物理和物理实体的联动模拟真实应用环境用于开发与测试控制和感知算法的系统。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：在构建的模拟环境中开发、测试与验证用于装备或载具的智能感知与控制算法，整个测试系统包括环境模拟子系统(1)、目标和障碍物生成子系统(2)、装备模拟子系统(3)、综合感知子系统(4)和控制子系统(5)，环境模拟子系统(1)根据需要开发或测试算法的应用场景模拟装备或载具波浪作用下的响应；目标和障碍物生成子系统(2)用于生成特定感知与控制算法开发、测试所需的目标或障碍物；综合感知子系统(4)除装备需要的感知设备实体外，包括红外光电、可见光相机、毫米波雷达、激光雷达、导航雷达和声纳，还包括虚拟系统中相对应的感知设备的模拟、操控、感知数据生成；控制子系统(5)除装备所需的控制器、螺旋桨、舵机，还包括虚拟系统中相对应的控制对象的模拟，操控及反馈数据生成。
2.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述环境模拟子系统(1)可模拟不同气象条件下的海况。
3.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述环境模拟子系统(1)按照装备实际作业环
4.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：目标与障碍物的生成一方面基于积累的素材，另一方面可通过深度学习算法例如对抗生成网络按要求生成目标与障碍物的素材。
5.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：生成的目标和障碍物能够与环境模拟子系统中的环境进行交互。
6.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述装备模拟子系统(3)由一个六自由度转台和相应的样机、模型和具体设备组成。
7.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述装备模拟子系统(3)与环境模拟子系统(1)交互，并将数据发给控制子系统(5)，作为控制算法开发与测试的输入，同时控制子系统(5)将控制信号发给装备模拟子系统(3)，以产生相应的物理反馈。
8.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述装备模拟子系统(3)还与环境模拟子系统(1)交互生成不同气象条件下态势感知设备的真实感知结果，并将感知数据发给综合感知子系统(4)，进行感知算法的开发与测试；另外综合感知子系统(4)可以控制装备模拟子系统(3)中的感知设备，红外光电焦距、云台的运动控制，以测试不同感知算法的环境适应性。
9.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：综合感知子系统(4)在虚拟空间构建态势感知设备的3D可视化模型。
10.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：控制子系统(5)构建被控对象的3D可视化模型，并装配在装备的3D可视化模型上；根据运动机理，模拟被控对象在控制算法的作用下的运动情况；根据机理知识，或数值仿真计算结果，目标和障碍物生成子系统(2)和模拟环境子系统(1)共同作用下装备的运动或与其他物体的运动交互，并将最终运动情况发给装备模拟子系统(3)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：在构建的模拟环境中开发、测试与验证用于装备或载具的智能感知与控制算法，整个测试系统包括环境模拟子系统(1)、目标和障碍物生成子系统(2)、装备模拟子系统(3)、综合感知子系统(4)和控制子系统(5)，环境模拟子系统(1)根据需要开发或测试算法的应用场景模拟装备或载具波浪作用下的响应；目标和障碍物生成子系统(2)用于生成特定感知与控制算法开发、测试所需的目标或障碍物；综合感知子系统(4)除装备需要的感知设备实体外，包括红外光电、可见光相机、毫米波雷达、激光雷达、导航雷达和声纳，还包括虚拟系统中相对应的感知设备的模拟、操控、感知数据生成；控制子系统(5)除装备所需的控制器、螺旋桨、舵机，还包括虚拟系统中相对应的控制对象的模拟，操控及反馈数据生成。
2.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述环境模拟子系统(1)可模拟不同气象条件下的海况。
3.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：所述环境模拟子系统(1)按照装备实际作业环境模拟相应地理环境。
4.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：目标与障碍物的生成一方面基于积累的素材，另一方面可通过深度学习算法例如对抗生成网络按要求生成目标与障碍物的素材。
5.如权利要求1所述的一种基于虚实融合的感知与控制能力生成测试系统，其特征在于：生成的目标和障碍物能够与环境模拟子系统中的环境进行交互。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，张波，丁军，汪小川，周则兴，杜星悦，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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