无人艇虚拟试验系统

方案搭建一套在实艇下水之前使用的虚拟试验环境：艇体与海况在模型中求解，控制器可以是算法也可以是真实设备，通过接口与虚拟环境闭环，从而在实验室里完成绝大部分航行与控制策略验证。

平台构成

核心是三个部分。艇体动力学模型采用六自由度建模，覆盖纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇、艏摇，参数包括质量分布、附加质量、阻尼系数与推进器特性。海况模型提供风、浪、流的可设定环境，浪高、周期、浪向、流速均可独立调整，也可按特定海域的实际条件组合。接口层负责与真实控制器或仿真控制器对接，保持信号时序与真实系统一致。

确定性与随机性并存

海况模拟提供两种模式，服务于不同目的。确定性工况可复现某次具体海试或某个极端场景，用于定位具体问题——同一条波形反复跑，改动一处参数就能看出影响。随机工况按谱模型生成随机海面，用于评估算法在不确定环境下的稳健性，单次结果需做统计意义上的比较。

两种模式缺一不可。只用确定性工况，容易把算法调到“只对这一条浪有效”；只用随机工况，则难以定位具体是哪一类海况导致失稳。

半实物与故障注入

平台支持接入真实舵机与传感设备，形成半实物闭环。这样控制器面对的是真实的接口时序、真实的执行机构响应（延迟、死区、限幅），而承受的是虚拟海况，兼顾了真实性与灵活性。

故障注入是虚拟试验独有的能力：传感器失效、舵机卡滞、通信中断、推进器出力异常，这些在实艇上不敢试的故障，可以在平台上反复施加，检验控制器的容错逻辑是否真正有效。

适用边界

适用于无人艇、无人船的控制策略开发与验证。对需要验证水动力外形本身的项目，模型精度取决于水动力系数的来源，需配合拖曳试验或 CFD 结果标定，单纯依赖经验系数会带来较大偏差。

1. 艇体建模　建立无人艇动力学六自由度模型
2. 海况模拟　构造不同风浪流条件下的仿真环境
3. 控制验证　在虚拟环境中测试航向保持、路径跟踪策略
4. 代码生成　确认的控制算法自动生成可执行代码烧录