T∕CSNAME 204-2026 内河自主船舶编队航行仿真测试场景库构建规范

SpecificationforthedevelopmentofasimulationtestautonomousvesselfleeI前言第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件起草单位：武汉理工大学、中国船级社、交通运输部水运科学本文件主要起草人：马枫、马勇、郭桦、孙旭、孙杰、张金奋、吴达、1内河自主船舶编队航行仿真测试场景库构建规范本文件适用于内河自主船舶编队仿真测试场景库的设计、开发、验证、更新和管GB/T42453信息安全技术网络安全DB34/T4101智能驾驶激光雷达与摄像头的感知数据融合T/CIN003船舶智能航行系统等级划分与技术T/CIN004船舶智能航行交通安全风险评估指南T/CIN017船舶遥控驾驶航行感知数据3.1仿真测试场景库simulationtestscenariodatab3.2编队船队可靠性formationfleetreliabil3.3自主编队能力等级划分Formation4缩略语AIS：船舶自动识别系统（AutomaticidentiCPA：最近会遇距离（ClosestPointofApproach）ECDIS：电子海图显示与信息系统（ElectronicChartDisplayandTCPA：最近会遇时间（TimeofClosestPointofApproach）VHF：甚高频（VeryHighFrequencVDES：甚高频数据交换系统（VHFDatVTS：船舶交通服务/系统（VesselTr25.1.1测试场景构建应遵循“数据驱动、分层5.1.2场景构建需符合《智能船舶规范》及内河航道地理信息数据安全规范，确保数据脱敏与仿真结用于场景构建的既有数据应按照下列要求进行清数据在时间同步精度不大于50ms、空间配准误差不大于0.5m范围内一致。弯道曲率半径不大于6L）对数据片段进行多维标注，标签维度应包括：事按照下列要求对编队航行的典型场景进行切分和切分边界应以可检测的量化事件为依据（TCPA<120s、航向变化率大于0.5°/s）。b)特征提取：从每个片段中提取可测量、可）；2)动力学特征（相对速度、加速度、CPA/T3)环境特征（航道宽度、曲率半径、流速、4)交通特征（他船数量、密度、行为模式）。c)场景聚类：应用机器学习算法（如DBSCAN、层次聚类）对相似场景片段归类，识（如密集区编队通行）与长尾场景/极端场景（如突发），5.4.1测试用例应将场景特征转化为结构化、可配置的参数化测试模板，用例测试模板应明确定义以下要素，且所有参数应具备明确物理单位、合b)环境扰动参数：流速（水面流速，0m/s～3m/s）、风速（距水面10m处平均风速，0m/s~13.8m/s，对应0级～6级风）、能见度（200m～1km）；d)故障注入条件（如适用）：通信中断时长、传感器失效类型、动力降级比例。5.4.2场景逻辑规则构建应基于《中华人民共和国内河避碰规则》及编队控制策略，构建可触发的场景逻辑规则（如“当CPA<40m且相对速度大于55.5测试目标实践与有效性验证注入动态参数，生成可执行的测试用例集，覆盖正常、边界及极端组合b)有效性验证：采用多维度校验机制，包括：3）；6.2可靠性测试制，确保关键子系统（通信、动力、导航）的持续境下的指令响应时间须适配内河交通密集度与水文4f)实时性验证须通过硬件在环（HIL）测试与高动态场景压力6.4精准性测试a)编队航行系统应基于高精度导航定位设备（如北斗/GNSS、激光雷达、惯性导航）与多传预设容限范围，并实时适配航道曲率、流速7.1基本要求7.1.2基于编队能力的仿真测试场景评价，应围绕编队系统在协同控制、环境适应、任务执行及风险向同步误差不大于±2°。c)协同决策效率：衡量编队系统在多种航行任务与复杂环境下进行协同规划与决策的时效性和协调一致性。可包括指令响应延迟、编队内决策同步时间、任务分配优化度等具体参碍物识别距离、避障动作触发时间、编队协同避障轨迹偏离度、恢复队形时间等具体参7.2协同决策效率a)响应实时性：环境感知-协同决策-执行链路的端到端延时不大于2避让成功率不小于95％。5b)安全距离合规性：编队内船舶间最小间距不小于安全阈值的90％，与外部船舶/障碍物间距不7,4环境适应性的编队一次通过率不小于90％。b)连续运行时长：无人工干预条件下，编队持b)测试环境：遵循“模型仿真→8.2分级测试方法与要求8.3核心评价指标方向a)协同控制精度：包括队形保持误差、航向同步误差、队形切换超调量与完成时间等。6d)风险应对能力：包括对静态/动态障碍物的识别距离与准确率、协同避障决策7本附录通过具体案例，说明如何依据第5章所述方法，结合真实或模拟数据，完成从原始信息到可测试机构在构建内河自主船舶编队仿真测试场景库时注：本附录所用数据已脱敏，参数取值基于A.1弯道交叉会遇场景（覆盖安全性与环境适应性）A.1.1场景背景a)航道类型：Ⅲ级内河航道（如长江中游某段）；b)典型事件：3艘自主货船编队（纵队）在右弯航道中与A.1.2原始数据来源）；）；c)水文站流速监测数据（时间对齐至A.1.3数据清洗与标注）；）；3)环境扰动：侧流中等（1.5m/s～2A.1.4特征提取与参数化32+60°（右舷交叉）与编队首船夹角—航道曲率半径———启动协同避让逻辑8A.1.5仿真实例化a)在支持ECDIS底图的船舶仿真平台（如WärtsiläSIM™或自研仿真系统）中加载该航道数字孪A.1.6验证关联对仿真测试结果进行验证，判断其是否满足指a)预期行为：编队减速并微调横向偏移，保持安全通过；2)航向同步误差不大于±2°（7.13)避障成功率不小于957.3aA.2.1场景背景A.2.