水下遥控航行器虚拟仿真平台采用先进的半实物仿真技术，旨在高效验证水下航行器的操舵控制性能。它不仅满足了操舵控制系统开发与测试的需求，而且显著缩短了水下航行器的研发周期。此外，该平台还为操作人员的培训提供了一个高度仿真的虚拟环境。
1. 水下遥控航行器虚拟仿真平台平台构建
水下遥控航行器虚拟仿真平台由多个核心组件构成，包括数据处理与显示计算机、测量与操纵计算机、三轴转台、传感器模拟器以及各类舵机模拟器。仿真计算机负责运行水下航行器的数学模型，而传感器模拟器则模拟了光纤陀螺（FOG）、罗盘、GPS、多普勒计程仪（DVL）和深度计等关键设备。
（1）数据处理与显示计算机主要负责接收测量与操纵计算机上传的传感器数据并进行保存，同时对这些数据进行融合与 Sage-Husa 自适应卡尔曼滤波处理，然后将特定的航行状态参数在显示界面上展示出来。此外，数据处理与显示计算机还能对半实物仿真试验的一些参数进行设置，如舵机转速、控制参数等。
（2）测量与操纵计算机作为水下遥控航行器虚拟仿真平台的核心，承担着解算出各导航传感器采集信息的重任，以获取航行器操舵控制系统所需的航向、姿态、位置等导航参数，执行控制算法，同时接收舵机状态信息，随后向仿真计算机发送舵角命令来控制水下航行器的航行。
（3）仿真计算机需完成水下航行器动力学、运动学模型的实时解算和实时分析，接收舵角指令值后，解算出航行状态参数，包括舵角值等，并通过 I/O 接口发送给传感器模拟器和舵机模拟器。
（4）FOG 用于测量水下航行器的航向、姿态（横滚角、俯仰角）以及动坐标系下各轴的角速率及加速度。
（5）罗盘则用于测量水下航行器的航向、姿态（横滚角、俯仰角）。
（6）DVL 可测量航行器相对于大地或水层的速度在三个轴上的分量以及相对海底的高度。
（7）GPS 可在水下航行器于水面航行时提供较高精度的位置信息。
（8）深度传感器能提供航行器的深度信息。
（9）升降舵和方向舵模拟器主要模拟舵机负载设备，接收仿真机指令并输出舵机状态。
2. 水下遥控航行器虚拟仿真平台设计
2.1 数据处理与显示计算机程序设计
数据处理与显示计算机程序设计方面，其显示界面为操作人员提供了关键的航行状态信息，是操纵人员控制水下航行器的重要依据。因此，其显示方式和布局的合理性至关重要。该计算机的显示界面采用图形化编程语言 LabVIEW 进行设计，遵循了简捷、美观、布局合理、信息量大的交互界面设计原则。对于后台数据的处理，则利用 C 语言编程灵活的特点，采用动态链接库（Dynamic Link Library, DLL），通过 LabVIEW 与 C 语言混合编程的方式对数据进行滤波与融合处理，以提高程序的执行效率。
2.2 测量与操纵计算机程序设计
测量与操纵计算机程序设计中，该计算机需要实时读取传感器数据，并与数据处理与显示计算机、仿真计算机进行网络通信，同时还要与操控台进行信息交换，即需要实时处理多任务。其程序设计采用 C 语言编程，利用多线程（multi-threading）并发执行的方法实现多任务的同时处理，并根据任务类别对各线程的优先级进行设置。在操纵水下航行器航行时，操作人员有手动模式和自动模式两种操作选择。在手动模式下，操作人员通过操纵手柄直接向仿真计算机下发舵角指令，控制水下航行器航行；在自动操作模式下，操作人员可直接通过测量与操纵计算机锁定当前航向或深度作为指令深度或指令航向，切换到自动模式后，计算机自动执行控制算法，使水下航行器按照指令深度或指令航向进行航行。现阶段，采用传统的 PID 方法进行控制，在控制方案中，升降舵负责调节航行深度和俯仰角，方向舵负责调节航向。
2.3 舵机与传感器模拟器设计
舵机模拟器与传感器模拟器设计相对简单。利用舵机负载设备模拟升降舵和方向舵的舵角状态，对外输出实际舵角、舵机电压电流等信息；通过三轴转台提供水下航行器的航向和姿态角，供 FOG 和罗盘进行测量；通过水压仿真器，实时输出当前水下航行器深度对应的压力信号，供深度传感器（也即压力传感器）测量；通过 GPS 模拟器模拟 GPS 信号；由于 DVL 对工作环境的特殊要求，采用仿真程序模拟多普勒测速仪的功能。
水下遥控航行器虚拟仿真平台能够有效解决大型水下航行器实际试验环境搭建的困难，同时满足操舵控制系统开发测试的需求，缩短产品研制周期，节约试验成本，并为下一步的水下航行器的实航试验提供了有力的理论依据与技术保障。
