TCSNAME 154-2025 沿海内河船舶智能航行系统虚实融合测试方法

ICS47.020.60CCSU62团 体 标 准T/CSNAME154—2025沿海内河船舶智能航行系统虚实融合测试方法Virtual-realfusiontestingmethodforintelligentnavigationsystemofcoastalandinlandwaterwayvessels2025-12-31发布 2026-03-31实施中国造船工程学会 发布T/CSNAME154—2025T/CSNAME154—2025II前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。本文件由中国造船工程学会归口。技术服务中心。本文件主要起草人：刘佳仑、马吉林、孙宁、刘东豪、欧阳子路、汤敏、朱晓卉、杨帆、王翌铭、赵岩、赵轩、董胜节、律建辉、王鸿东、李诗杰、胡欣珏、王腾飞、关宏旭、吕雅琼、张松、宋荣鑫。T/CSNAME154—2025T/CSNAME154—2025PAGEPAGE1沿海内河船舶智能航行系统虚实融合测试方法范围本文件规定了沿海内河船舶智能航行系统的虚实融合测试方法的测试基本要求与框架，以及测试流程与要求等内容。本文件适用于沿海及内河航行船舶所搭载的智能航行系统的虚实融合测试验证。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T10113-2003分类与编码通用术语术语和定义GB/T10113-2003界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1沿海内河船舶 coastalandinlandwaterwayvessels主要在沿海水域和内河（如江河、湖泊等）航行，通常用于货物运输、旅客运输、工程作业等的船舶。3.2被测系统 theevaluatedsystem由软件、硬件、模型或其组合构成，采用虚实融合测试方法，接受测试与评价的对象。3.3虚实融合测试 virtual-realfusiontesting通过真实物理设备与虚拟仿真环境交互，验证系统性能、可靠性和安全性的测试方法，包含全数字仿真测试、实景注入仿真测试、物理耦合仿真测试等方法。3.4全数字仿真测试 fullydigitalsimulationtesting基于仿真的船舶运动数学模型和航行测试场景，验证沿海内河智能航行系统功能完备性与算法逻辑正确性的测试方法。3.5实景注入仿真测试 realscenarioinjectionsimulationtesting适应性、决策合理性和行为合规性。3.6物理耦合仿真测试 physicalcouplingsimulationtesting稳定性和可靠性。3.7模型 model实体、现象或过程系统的数学或逻辑表示。3.8协同仿真 co-simulation一种仿真技术，不同子模型的计算彼此独立执行，仅在离散时间点交换输出值。缩略语下列缩略语适用于本文件：AIS：船舶自动识别系统（AutomaticIdentificationSystem）FMI：功能模型接口（FunctionalMockupInterface）HIL：硬件在环（Hardware-in-the-Loop）LiDAR：激光雷达（LightDetectionandRanging）SCADA：数据采集与监控系统（SupervisoryControlandDataAcquisition）SIL：软件在环（Software-in-the-Loop）测试目的能进行验证与评估，为实船测试与系统认证提供依据。测试对象制等子系统集成而成的综合系统，以及有虚实融合测试需求的系统功能模块。测试体系架构体系架构图智能航行系统虚实融合测试体系架构如图1所示。图1虚实融合测试体系架构硬件层通用硬件要求备等，构成测试环境的基础支撑平台。专用硬件要求针对不同层级的测试需求，专用硬件配置应满足要求如下：全数字仿真测试，主要依托上述通用计算平台运行全数字模型，通常无需额外专用硬件；（含被测系统与操作台所开发的模型可在主机仿真环境中进行离线非实时仿真，并通过相应通信协议实现模型的编译、下载、节点分配、仿真运行与停止等控制操作；（网及无线通信装置统认证提供依据。软件层虚拟模型库虚拟模型库中需满足以下要求：模型广度，应覆盖散货船、集装箱船、油轮等沿海内河主流船型的船舶操纵运动数学模型；反应真实船舶的动力学特性。虚拟场景库要求如下：包含波浪、风、洋流等要素；内河场景应体现风、岸壁效应、浅水效应等要素；620导航要素，应能模拟电子海图、AIS虚拟测试管理系统对虚拟测试过程进行管理和控制，包括测试用例的创建、执行、结果记录等功能。工具与环境层流程搭建、数据分析及优化等，具体如下：（制）的算法模型导入、独立仿真与性能评估；制的闭环测试；模型在实时仿真机中的部署与调度；求。接口层能航行系统之间的可靠互联与数据交互。接口类型应包括但不限于以下三类：低延迟地双向传输。接口须明确硬件连接方式、通信协议及数据格式，满足高实时性要求；FMI用方法，保证模块的互操作性；DIS/HLA50ms，以确保仿真系统的时空一致性。平台层体要求如下：并记录全过程数据；评估工具应能对测试结果进行自动分析并生成报告；FMI模型联合仿真与多船协同测试。平台宜具备三维航道建模与场景可视化能力；10Hz。测试流程测试流程图虚实融合测试流程如图2所示。图2虚实融合测试流程图明确测试目标确认智能航行系统各项设计功能的正确实现，并评估其在全工况条件下的综合性能表现。测试前准备测试实施前应完成系统联调与准备工作，具体要求如下：模型及场景构建：20％；重点模拟动态风浪流，内河场景需模拟周期性水位变化与岸线效应；AISCCTV等数据，注入真实的传感器信息、岸线等环境信息。系统对接验证：UTCWGS-84；240.1％；10％。测试前检查：核查传感器校准证书（有效期内的检定报告）；3物理系统完成后勤保障检查；建立完备的应急预案（包括系统故障处置流程）；10％（对比等。工况参数输入根据试验工况，在虚实融合测试平台中输入相应的工况参数，包括试验类型、模型选择、场景参数等。全数字仿真测试全数字仿真测试具体步骤如下：检查系统自检、模块加载与数据接收是否正常，确保初始连接无误；跟踪任务中的控制误差；危险判断及自主避碰决策路径规划的合理性与有效性；等性能指标是否仍满足要求。实景注入仿真测试实景注入仿真测试具体步骤如下：系统，检查系统接口通信状态，验证其对真实数据的接收、解析与融合能力；误差、决策规划实时性，以及感知精度在复杂真实数据下的表现；（控制指令（与全数字仿真阶段的差异及原因。物理耦合仿真测试物理耦合仿真测试具体步骤如下：应延迟；及感知系统的实测精度，全面评估其控制性能与系统鲁棒性；受能力。测试结果评估功能符合性评估避碰决策、路径规划与跟踪、自主靠离泊等核心功能是否按预期工作。工况覆盖性评估工况覆盖率𝜂用于衡量测试的完备性，验证是否覆盖了预期的各种航行场景，计算见公式（1）。 𝜂=𝑁𝐹················································································(1)𝑁𝑃式中：𝑁𝐹——已完成的虚实融合测试工况数；性能符合性评估测试结果与设计阈值进行比对，测试精度𝑃计算见公式（2）。 𝑃=1−|𝑉𝑆−𝑉𝑇|········································································(2)𝑉𝑆式中：Vs——关键性能指标设计阈值；VT——关键性能指标测试结果。测试结果有效性条件虚实融合测试通过条件可根据任务需求在前期指定，建议包含但不限于以下条件：100工况覆盖率应达到预定目标（98％以上），确保测试充分性；2％。测试数据管理针对智能航行系统的虚实融合测试全流程数据进行管理，应包括以下内容：试验数据、工况参数、场景参数；各工况下的模型文件，包含建模参数、数据接口说明等；各工况虚拟试验原始计算数据；精度分析、测试结果等；设置数据查阅权限，保证数据存储的安全性和访问控制。测试报告测试活动和测试结果应汇总在测试报告中。测试报告应包括以下内容：测试报告名称。概述：简述测试活功；被测试项及其版本/修订级别；测试环境；所参照的技术规范书或设计说明书及其版本。测试活动描述：测试日期和时间；测试数据；预期结果；测试记录、实际结果；异常现象；测试人员。测