基于USVSim的无人艇综合仿真平台设计与验证

摘要

针对无人艇开发周期长、控制及感知模块难以综合测试等问题,提出了一种基于USVSim和MATLAB的无人艇综合仿真系统,实现无人艇航行控制系统快速开发和模拟测试的任务需求。该仿真系统由基于Matlab/Simulink的指令下发界面、基于Robot Operating System架构的无人艇控制系统和基于USVSim的虚拟仿真场景3部分组成。该系统为水面无人艇开发与测试提供了三维可视化仿真测试工具。该平台引入虚拟物理仿真引擎,使仿真结果更加直观。同时相机、激光雷达等常用的环境感知传感器可以作为插件应用在仿真器中,使仿真阶段贴合实际。平台具有开源的雷达、相机、GPS、姿态传感器、里程计等常用传感器,具有良好的可扩展性;也能根据平台硬件性能模拟不同海况或者多艇协同。以无人艇视线法制导算法为例,控制对象为自行研发1.75 m无人艇仿真模型,进行综合仿真性能测试。结果表明,该仿真系统达到预期效果,为后续无人艇感知-规划-控制的深入研究提供了验证平台。