水中机器人竞赛2D仿真组比赛平台URWPGSim2D软件

1 平台简介

水中机器人水球比赛仿真器2D版（Underwater Robot Water Polo Game Simulator 2D Edition, URWPGSim2D）软件作为“中国水中机器人大赛”和“中国机器人大赛暨RobuCup中国公开赛”之水中机器人竞赛的2D仿真组比赛平台，包括服务端（URWPGSim2DServer）和客户端（URWPGSim2DClient）两大部分。服务端模拟水中比赛环境，控制和呈现比赛过程及结果，向客户端发送实时比赛环境和过程信息；半分布式客户端模拟比赛队伍，加载比赛策略，完成计算决策过程，向服务端发送决策结果。 URWPGSim2D基于微软机器人开发工作室（Microsoft Robotics Developer Studio, MRDS），采用Microsoft Visual Studio 2008 SP1开发环境，使用C#编程语言开发。URWPGSim2D采用面向对象设计思想，结合Singleton设计模式，给出了一个结构良好，扩展性强，灵活性高的软件架构。

2 硬件环境

比赛平台适合运行于PC机或工作站，其硬件配置要求如下表。

3 软件环境

操作系统：Windows XP Professional SP3，Windows Vista或Windows 7。
.Net框架：.Net Framework 3.5 with SP1。 MRDS：Microsoft Robotics Developer Studio 2008 R3。 附件：Microsoft XNA Framework Redistributable 3.1，Microsoft Excel 2003 Com Library。

4 安装运行
4.1 安装标准平台

1. PC机或工作站安装Windows XP Professional SP3操作系统。
2. 按照默认设置安装中国水中机器人大赛 官方网站仿真组资源下载页面 提供的DotNet3.5SP1（该软件包集成了SP1，且安装时不需要联网，官方网站提供的安装包安装时需要联网）和XNA3.1。
3. 按照默认设置安装URWPGSim2D软件包，必需的MRDS组件和Excel组件即随URWPGSim2D一起安装好。

4.2 选择运行方式

URWPGSim2D软件提供Local和Remote两种运行模式。
Local模式供各参赛队伍用于调试比赛策略。该模式只需要启动一个服务端URWPGSim2DServer.exe进程。策略组件（DLL文件）直接在服务端加载，所有策略计算过程和服务端仿真循环过程共享同一进程空间。 Remote模式用于实际比赛。该模式需要启动一个服务端进程和若干个客户端URWPGSim2DClient.exe进程，客户端进程数量和当前选中比赛项目每场比赛参与队伍数量一致，如对抗性1VS1比赛项目，每场比赛参与队伍数量为2，需要启动2个客户端进程。这些客户端进程可以各自运行于独立的电脑；可以全部运行于一台电脑；也可以和服务端进程运行于同一台电脑。无论采用哪种拓扑结构，所有参赛队伍的策略计算过程均在各自独立的客户端进程空间中运行。

5 标准比赛设置
5.1 仿真场地

仿真场地的2D模型定义，结构和尺寸与实体水池基本一致。如图所示。

图1 2D仿真场地示意图

5.2 仿真机器鱼

仿真机器鱼的2D模型定义，结构和尺寸与实体机器鱼基本一致。

1. 结构:一个弧形鱼头；一个矩形鱼体；三个首尾相接底边长递减的等腰梯形鱼尾；一个月牙形尾鳍；两个扇形胸鳍。
2. 尺寸：鱼头弧形半径为30mm；鱼体矩形长×宽为150mm×44mm；鱼尾三个关节的直线长度分别为70mm，54mm，54mm，三个关节的上边宽度为18.59mm，12.49mm，6.246mm； 尾鳍上边宽度为4.858mm，下边宽度（尾部两极点的距离）为105mm，尾鳍的长度（尾鳍起始边的中点到尾鳍两顶点连线的中点的距离）为64.8mm；胸鳍的直线边的长度为75mm，弧形的最大宽度约为45mm，弧形的最大长度约为50mm。
3. 颜色:鱼体颜色默认为红色，同一支队伍仿真机器鱼颜色相同；鱼身编号颜色默认为黑色；对抗项目中，另一方队伍鱼体颜色默认为黄色。

5.3 仿真水球

仿真水球的2D模型为一个圆形，半径为58mm，颜色为粉红色。

5.4 仿真机器鱼队伍

每场比赛，参与的仿真机器鱼队伍数量和每支队伍的仿真机器鱼数量均在具体的比赛项目规则中定义。

5.5 仿真比赛计时

所有2D仿真比赛项目采用倒计时制，比赛项目总时间可选择10分钟、5分钟和3分钟，由具体比赛项目规定。
比赛平台服务端倒计时牌，显示当前比赛项目剩余时间，递减单位为1秒，但非严格的世界时间1秒。具体计时机制如下：由比赛项目总时间分钟数（如10分钟），根据比赛平台设定的仿真周期即每个仿真循环周期毫秒数（如100毫秒），转换得到该项目总仿真周期数（10*60*1000/100=6000）；比赛平台设置一个剩余周期数，初始值为总仿真周期数，每个周期递减后，转换成剩余的毫秒数，四舍五入格式化成“分分 : 秒秒”的样式更新显示。

5.6 仿真比赛计分

比赛平台服务端计分牌，显示参与当前比赛项目的各支队伍实时得分值，递增单位为1分。比赛结束时计分牌的显示作为各参赛队伍的得分值。