MOOS程序解析记录（6）uSimMarine解析2

文章目录

MOOS程序解析记录（6）uSimMarine解析2
前言
一、Simulation of External Drift
- 1.External X-Y Drift from Initial Simulator Configuration
- 2.External X-Y Drift from Initial Simulator Configuration
二、The ThrustMap Data Structure
- 1.Automatic Pruning of Invalid Configuration Pairs
- 2.Automatic Inclusion of Implied Configuration Pairs
总结

前言

接上文继续，上文主要分析了关于uSimMarine中航向、深度、速度等值的计算公式和相关代码，本章内容将继续介绍uSimMarine APP的其他相关内容。

一、Simulation of External Drift

在AUV实际航行过程中，很可能会因为外部的环境发生坐标偏移，该部分内容主要是关于模拟XY坐标漂移的内容，如果进行环境仿真时，可以通过其他模拟海流APP进行外部漂移的计算，以此来对AUV在海流中行进状态进行模拟。

1.External X-Y Drift from Initial Simulator Configuration

在进行外部漂移设置时，可以通过设置参数：drift_x、drift_y来对坐标漂移进行设置，或者通过设置drift_vecor同时进行设置。

2.External X-Y Drift from Initial Simulator Configuration

关于海流漂移的uSIM订阅变量如下：
DRIFT X, DRIFT Y, DRIFT VECTOR,这三个变量可以对漂移大小进行设置
DRIFT VECTOR ADD：在当前漂移向量的基础上增加漂移量，下面是一段模拟风对AUV影响的脚本

DRIFT VECTOR MULT：该值对漂移的向量进行乘法，为2时，漂移向量增加2倍，为-1时向量方向反向

这些接口可以在 uTimerScript脚本中写，或者由其他模拟海流或者气流的MOOAapp来进行发布。

二、The ThrustMap Data Structure

推力图是一种数据结构，其主要目的是用来模拟推力和速度之间的关系。这是在uSimMarine配置块中配置的，推力映射参数包含逗号分隔的冒号分隔对列表。分隔列表中的每个元素都是一个映射组件。在每个组件中，冒号左边的值是推力值，另一个值是相应的速度。下面是一个以字符串形式给出的示例映射，并在下图中呈现。

1.Automatic Pruning of Invalid Configuration Pairs

推力图的域为【-100，+100】之间，整个推力映射设置是需要由小到大逐步递增。
设置格式如下：

thrust_map = -120:-5, -100:-3.5, -75:-3.2, -10:-2, 20:2.4, 50:4.2, 80:4.8, 100:5.0, 120:6
thrust_map = -100:-3.5, -75:-3.2, -10:-2, 20:2.4, 50:4.2, 80:4.8, 90:4, 100:5.0
thrust_map = -100:-3.5, -75:-3.2, -10:-2, 0:0, 20:2.4, 50:4.2, 80:4.8, 100:5.0
thrust_map = -100:-3.5, -75:-3.2, -10:-2, 0:1, 20:2.4, 50:4.2, 80:4.8, 100:5.0

对于第一种情况，对“-120:-5”和“120:6”将被忽略，因为它们在
(100−100)域。
在第二种情况下，对“90:4”将被忽略，因为它的包含将导致给定前一对“80:4.8”的非单调映射。
在第三种情况下，“0:0”将被有效地忽略，因为它隐含在所有的地图配置中。
在第四种情况下，pair“0:1”将被忽略，因为不允许从非零速度映射到零推力

2.Automatic Inclusion of Implied Configuration Pairs

译文：由于域[−100,100]是不可变的，当或如果用户提供没有明确映射−100或100推力值的配置时，推力映射会自动更改一点。在这种情况下，缺失的映射变为隐含映射。
代码如下：

thrust_map = -75:-3.2, -10:-2, 20:2.4, 50:4.2, 80:4.8
thrust_map = -100:-3.2, -75:-3.2, -10:-2, 20:2.4, 50:4.2, 80:4.8, 100:4.8

下面给一段关于添加推力图对的源码：

bool ThrustMap::addPair(double thrust, double speed)
{if((thrust < m_min_thrust) || (thrust > m_max_thrust)) {m_figlog.addWarning("Thrust Out of Range:" + doubleToString(thrust));return(false);}//超过范围不予记录，并发出讲稿if(thrust > 0) {if(speed >= 0) {map<double, double> new_pos_mapping = m_pos_mapping;//按照map double对的形式来对变量对进行存储new_pos_mapping[thrust] = speed;if(isAscendingMap(new_pos_mapping))m_pos_mapping = new_pos_mapping;else {m_figlog.addError("Non-Ascending pair rejected: ");m_figlog.augError(doubleToStringX(thrust));m_figlog.augError(":" + doubleToStringX(speed));return(false);}}else {//    不合逻辑的情况，推力大于0，速度小于0m_figlog.addError("Mapping negative speed to positive thrust: ");m_figlog.augError(doubleToStringX(thrust)+":");m_figlog.augError(doubleToStringX(speed));return(false);}}else if(thrust < 0) {if(speed <= 0) {map<double, double> new_neg_mapping = m_neg_mapping;new_neg_mapping[thrust] = speed;if(isAscendingMap(new_neg_mapping))m_neg_mapping = new_neg_mapping;else {m_figlog.addError("Non-Ascending pair rejected: ");m_figlog.augError(doubleToStringX(thrust));m_figlog.augError(":" + doubleToStringX(speed));return(false);}}else {m_figlog.addError("Mapping positive speed to negative thrust: ");m_figlog.augError(doubleToStringX(thrust)+":");m_figlog.augError(doubleToStringX(speed));return(false);}}else if((thrust == 0) && (speed != 0)) {m_figlog.addError("Mapping a non-zero speed to zero-thrust: ");m_figlog.augError(doubleToStringX(speed));return(false);}return(true);
}

总结

采用了两小节的篇幅，基本上将MOOS中的仿真模型部分解释清楚了，其优点在于方程非常直观易懂，每一个变量的在公式中的作用都解释的比较清楚，而且在一定程度上算是比较符合实际，但是也同样有一定的问题，比如：模型精度上肯定是远远不能和运动学动力学方程去比较。
如果要精细建模的话，建议在该方程基础上加入自己的模型去进行仿真，或者去进行模型预测等等。