【摘要】：近年來(lái),海洋資源進(jìn)一步深入開(kāi)發(fā),海洋安全越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。水面無(wú)人艇(USV),以其體積小、靈活性高、隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)在海洋資源開(kāi)發(fā)和裝備軍事方面有著廣闊的使用空間,因此其正在成為各國(guó)重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)的對(duì)象。本文結(jié)合無(wú)人艇的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備構(gòu)造出一套無(wú)人艇操控仿真系統(tǒng),并對(duì)各組成部分進(jìn)行研究。所設(shè)計(jì)的無(wú)人艇操控仿真系統(tǒng)包含兩個(gè)子系統(tǒng),分別為船載系統(tǒng)和岸基系統(tǒng)。其中船載系統(tǒng)由PC機(jī)、自動(dòng)操舵儀、無(wú)線數(shù)傳模塊、水平轉(zhuǎn)臺(tái)和電羅經(jīng)組成。船載系統(tǒng)與岸基系統(tǒng)之間的信息交換通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊完成。岸基系統(tǒng)應(yīng)用Tiny6410 ARM開(kāi)發(fā)板作為主控制板,運(yùn)行環(huán)境為L(zhǎng)inux系統(tǒng),開(kāi)發(fā)環(huán)境為Qt Creator。利用QextSerialPort類(lèi)進(jìn)行串口通信程序設(shè)計(jì),利用圖形設(shè)計(jì)器Qt Designer設(shè)計(jì)了具有軟鍵盤(pán)輸入的用戶界面�？梢酝ㄟ^(guò)用戶界面選擇無(wú)人艇的控制方式和設(shè)定航向、航速,通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊發(fā)送給船載系統(tǒng),在界面中可以實(shí)時(shí)顯示由船載系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊反饋回來(lái)的舵角和航向。在船載系統(tǒng)中利用VC++6.0編程實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇數(shù)學(xué)模型解算,PC機(jī)作為無(wú)人艇數(shù)學(xué)模型運(yùn)行的載體,電羅經(jīng)放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上,水平轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電羅經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)模擬無(wú)人艇航向改變,船載系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線模塊把航向和舵角反饋給岸基系統(tǒng)。根據(jù)岸基系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的指令航向,自動(dòng)操舵儀等設(shè)備為無(wú)人艇數(shù)學(xué)模型提供實(shí)際的舵角信號(hào),根據(jù)此舵角信號(hào)解算出航向,然后將航向信號(hào)一路發(fā)送給自動(dòng)操舵儀形成航向反饋回路,一路發(fā)送給水平轉(zhuǎn)臺(tái)控制器。水平轉(zhuǎn)臺(tái)控制器同時(shí)接收電羅經(jīng)提供的航向信號(hào),兩航向相比得出航向偏差,水平轉(zhuǎn)臺(tái)控制器根據(jù)航向偏差發(fā)送脈沖控制信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)以帶動(dòng)水平轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn),放在上面的電羅經(jīng)隨著轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng),從而可以模擬無(wú)人艇航向的變化。最后進(jìn)行了系統(tǒng)綜合測(cè)試,包括無(wú)人艇模型解算測(cè)試、通信測(cè)試和控制測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的無(wú)人艇操控仿真系統(tǒng)能較真實(shí)和準(zhǔn)確的反映無(wú)人艇的運(yùn)行狀況,該系統(tǒng)可為后續(xù)相關(guān)研究提供一套仿真平臺(tái)。
【圖文】：

在我國(guó)用于民事的無(wú)人艇應(yīng)用技術(shù)相對(duì)比較成熟，如２００８年，新光公司開(kāi)逡逑發(fā)出的無(wú)人艇＂天象１號(hào)＂，在奧運(yùn)會(huì)青島帆船比賽期間，為賽事提供可靠的氣逡逑象信息。＂天象１號(hào)＂能夠有兩種航行方式，即自主航行和遠(yuǎn)程遙控。如圖１．２逡逑所示。逡逑邐Ｉ逡逑：；：■＇邋１逡逑圖１．２邋＂天象一號(hào)＂無(wú)人艇逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋＂ＴＩＡＮ邋ＸＩＡＮＧ邋ＹＩ邋ＨＡＯ＂邋ＵＳＶ逡逑美國(guó)等軍事強(qiáng)國(guó)都把發(fā)展無(wú)人艇作為發(fā)展未來(lái)海上武器的一個(gè)重要部分。而逡逑我國(guó)無(wú)人艇的發(fā)展現(xiàn)狀尚不能滿足在未來(lái)海洋戰(zhàn)爭(zhēng)中我軍所面臨的掃雷、反潛和逡逑偵查等多種軍事任務(wù)Ｗ。因此，大力深入開(kāi)發(fā)研究無(wú)人艇的關(guān)鍵技術(shù)，其中包括逡逑無(wú)人艇的自主控制、自主識(shí)別、自動(dòng)避障和自主規(guī)劃等自主技術(shù)。研制出具有安逡逑全高效、多功能的無(wú)人艇進(jìn)行軍事裝備，這將對(duì)我軍海洋戰(zhàn)爭(zhēng)中，排除海上通道逡逑上的潛在威脅，進(jìn)巧近距離偵查，獲取對(duì)方的軍事詳情，獲得戰(zhàn)爭(zhēng)先機(jī)和優(yōu)勢(shì)有逡逑著重要的戰(zhàn)略意義。逡逑目前，，無(wú)人艇的研究和仿真多采用數(shù)字仿真或者物理仿真。２０１１年，哈爾逡逑濱工程大學(xué)的王卓教授等人利用ＶＣ＋＋６．０／Ｖｅｇａ邋Ｐｒｉｍｅ開(kāi)發(fā)出無(wú)人艇協(xié)同仿真平逡逑臺(tái)ｔＷ。２０１２年，哈爾濱工程大學(xué)的廖煌雷博±利用實(shí)際無(wú)人艇進(jìn)行了無(wú)人艇的逡逑控制算法研充ｔＷ。２０１３年，大連海事大學(xué)的伍文焊碩±利用ＭＡＴＬＡＢ／ＧＵＩ技術(shù)逡逑搭建完成無(wú)人艇巧試驗(yàn)仿真平臺(tái)ｔｎｉ。逡逑本文中對(duì)無(wú)人艇的研究采用混合仿真，即數(shù)字與物理結(jié)合的仿真技術(shù)ｔＢＩ�；戾义虾戏抡媾c純數(shù)字和純物理仿真相比有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。純物理仿真雖然真實(shí)性較強(qiáng)

在本文中，新建Ｔ一個(gè)帶有山的項(xiàng)目工程后，在項(xiàng)目中添加第Ｈ方逡逑串口類(lèi)源文件和頭文件。在山中進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，包括參數(shù)設(shè)置界面，顯示航跡逡逑變化界面，思示能角變化界面，如圖３．邋３所示，參數(shù)設(shè)置界面如圖３．邋４所示。逡逑？卿邐聽(tīng)巧Ｐ之Ｔ．Ｉ：－抗逡逑ＥＩＨＮｋ？

本文編號(hào)：2532106