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海面环境下的无人船平行物理仿真平台的设计与实现
| 论文题名： | 海面环境下的无人船平行物理仿真平台的设计与实现 |
| 关键词： | 无人船;训练系统;海面环境;仿真分析 |
| 摘要： | 随着无人船集群技术的加速发展，海上无人系统的研发与训练也变得至关重要。有效的海上无人系统能够打破单船能力的局限性，协同集群中每艘无人船从而激发出整个集群的力量。然而训练海上无人系统需要大量且有效的无人船实验数据，无人船实验数据的获取不可避免地受到时间，环境，人力，财力等多种因素的限制，如何在短时间内低成本地获取海量训练数据将成为传统无人船训练系统一项新的挑战。 本文经过对无人船训练系统的研究和分析，提出了一种海面环境下的无人船仿真平台。基于对海面环境的建模构建训练仿真环境，利用智能体建模方法对无人船进行抽象，从而对仿真对象进行统一高效管理。利用分布式架构部署仿真平台与无人系统，减小仿真平台与无人系统的耦合度，提高仿真平台的复用性。达到减少无人船训练系统的开发成本，提高无人系统训练效率的目的，最终将极大解决无人船实验数据获取少获取难的问题。 针对仿真产生的训练数据缺乏真实性的问题，在无人船仿真平台基础上，本文提出平行物理仿真，首先分析海面环境因素再对海面环境进行建模与仿真，基于傅里叶变换对海浪进行模拟，利用物理引擎计算物理效应。从而使得无人系统借助仿真平台训练能够达到在传统训练系统内的训练效果。 针对无人船控制接口与感知数据繁琐且复杂的问题，本文对无人船控制输入和感知输出的接口进行了抽象，简化了无人系统与仿真环境中无人船的交互方式，既保证了基于抽象接口的交互不会影响训练数据的正常生成，又保证了训练系统内的交互不会过于复杂，平衡了有效性和实用性。 最后，本文通过设置对比试验对以上提出的仿真平台进行了功能验证，比较了平行仿真与一般仿真在数据有效性上的区别。再基于无人船协同对抗的场景，实现了海面环境下的无人船仿真与无人系统训练，验证了仿真平台的有效性和可行性。 |
| 作者： | 郭谦 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 徐杨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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