針對(duì)多無(wú)人船編隊(duì)協(xié)同水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)中,存在的編隊(duì)系統(tǒng)研究少、編隊(duì)控制實(shí)現(xiàn)困難、以及由于無(wú)人船的GPS定位精度低導(dǎo)致的編隊(duì)隊(duì)形不穩(wěn)定等問(wèn)題,本文采用領(lǐng)航跟隨法,結(jié)合嵌入式技術(shù)實(shí)現(xiàn)多無(wú)人船編隊(duì)控制。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合基于擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)（EKF）的位置估計(jì)算法,提高無(wú)人船定位精度,保證編隊(duì)隊(duì)形的穩(wěn)定性。為國(guó)內(nèi)多無(wú)人船編隊(duì)協(xié)同水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供了一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。本文主要內(nèi)容包括:首先,多無(wú)人船編隊(duì)控制算法設(shè)計(jì)。針對(duì)多無(wú)人船的編隊(duì)控制問(wèn)題,先分析無(wú)人船數(shù)學(xué)模型,并建立領(lǐng)航跟隨的多無(wú)人船編隊(duì)控制模型。之后,利用反步法設(shè)計(jì)編隊(duì)控制器,使每艘無(wú)人船達(dá)到既定的航速和航向。同時(shí),針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中,定位精度低引起的編隊(duì)隊(duì)形不穩(wěn)定的問(wèn)題,提出了同一模型下,基于EKF技術(shù)的位置估計(jì)算法。最后,仿真驗(yàn)證所提出方法的有效性和穩(wěn)定性。其次,多無(wú)人船編隊(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。使用Solid Works軟件設(shè)計(jì)了船體結(jié)構(gòu),構(gòu)建了多無(wú)人船編隊(duì)載體。通過(guò)WIFI組建協(xié)同網(wǎng)絡(luò),采用Altium Designer電路設(shè)計(jì)軟件和Keil編程軟件,并結(jié)合UC/OS-II操作系統(tǒng),設(shè)計(jì)了多無(wú)人船編隊(duì)的軟硬件系統(tǒng)。最后,在Linux環(huán)境下,采用Q... 

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 編隊(duì)控制研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無(wú)人船及其編隊(duì)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要特色與創(chuàng)新
    1.4 本文的主要內(nèi)容
第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 系統(tǒng)功能需求
    2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
    2.3 關(guān)鍵技術(shù)選擇
        2.3.1 編隊(duì)體系結(jié)構(gòu)選擇
        2.3.2 組網(wǎng)方式選擇
        2.3.3 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)選擇
    2.4 整體技術(shù)路線
    2.5 本章小結(jié)
第三章 多無(wú)人船編隊(duì)控制算法設(shè)計(jì)
    3.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    3.2 無(wú)人船數(shù)學(xué)建模
    3.3 領(lǐng)航跟隨法編隊(duì)控制算法
        3.3.1 領(lǐng)航跟隨控制算法
        3.3.2 編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)
    3.4 無(wú)人船的位置估計(jì)設(shè)計(jì)
        3.4.1 卡爾曼濾波器
        3.4.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波器
    3.5 仿真實(shí)驗(yàn)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 多無(wú)人船編隊(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.2.1 主控模塊設(shè)計(jì)
        4.2.2 定位模塊設(shè)計(jì)
        4.2.3 姿態(tài)測(cè)量模塊設(shè)計(jì)
        4.2.4 動(dòng)力模塊設(shè)計(jì)
        4.2.5 組網(wǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.2.6 電源模塊設(shè)計(jì)
        4.2.7 控制系統(tǒng)電路板設(shè)計(jì)
    4.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.1 軟件設(shè)計(jì)方案
        4.3.2 UC/OS-II在 STM32F103 上的移植
        4.3.3 UC/OS-II下系統(tǒng)任務(wù)的劃分
        4.3.4 位置信息融合程序設(shè)計(jì)
        4.3.5 航行控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
        4.3.6 編隊(duì)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
        4.3.7 通信程序設(shè)計(jì)
    4.4 地面站系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 地面站功能設(shè)計(jì)
        4.4.2 地面站功能實(shí)現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)搭建與實(shí)驗(yàn)分析
    5.1 樣機(jī)搭建
    5.2 水面實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 單無(wú)人船航行實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 雙無(wú)人船協(xié)同實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 多無(wú)人船編隊(duì)實(shí)驗(yàn)
    5.3 數(shù)據(jù)分析
        5.3.1 定位誤差分析
        5.3.2 編隊(duì)穩(wěn)定性分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3703360