相 琳 周振华

（中国船舶第七一五研究所，杭州 310023）

本文所述仿真是将实际系统包括控制器的受控对象以及作用于该系统上的各种输入信息全部用数学模型代替，并把数学模型变成仿真模型，在计算机上利用仿真手段对实际系统软件进行测试和研究的过程。借助仿真引擎，它可以高效产生一个全栈的闭环仿真，模拟理想情况或特定环境扰动下的受控对象，并实时反馈信息。无人航行器执行任务后，在水下进行远距离自主航行时人们不能实时掌握其动态，导致航行器水下任务安全性问题极为突出。因此，航行器研制和试验过程中对内部软件进行测试和联合仿真十分必要。本次仿真的目的为软件开发、测试与评估提供了一个高效的环境。

Unity3D软件支持3D内容创作，开发生态环境良好，可扩展性强，近年来多用于虚拟仿真开发，其中应用在室内三维漫游场景的情况较多，画面渲染逼真。

1 航行器仿真模型

1.1 运动与动力学模型

如图1所示，随体坐标系O-XBYBZB是一种笛卡尔非惯性坐标系，将坐标原点O取在无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）的浮心上[1]。其中：OXB指向航行器首部；OYB指向上方（当航行器放置于地面）并垂直于OXB；OZB垂直于OXB与OYB，指向航行器右侧。

图1 坐标系示意图

根据欧拉定理，随体坐标系下的参数经过3次旋转平移即可转化为大地坐标系下的参数。假设大地坐标系与随体坐标系原点位置相同，则进行3次旋转即可。3次旋转中的旋转轴与旋转角均符合右手定则，且旋转顺序需固定[2]。……