對水資源的保護關系到國家長遠發(fā)展和群眾生命健康,由于當前導致水污染的原因比較復雜,對我國分散水域的水質信息動態(tài)監(jiān)測是當前一個熱點領域。目前水質監(jiān)測的主要是通用人工監(jiān)測或設置固定監(jiān)測點的方式,而且監(jiān)測主要集中在較大面積的水域內,而對小水域監(jiān)測的頻度不夠,成本較高,同時,監(jiān)測的靈活性、準確性、及時性得不到有效保證。為了解決這一問題,本文研究一種能夠用于小水域水質監(jiān)測的低成本無人船導航系統(tǒng)具有重要的意義。本文以方便實用,低成本,易實現(xiàn)為目標,構建了一種用于小水域水質監(jiān)測的低成本無人船組合導航系統(tǒng)。本文合理優(yōu)化基于卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航系統(tǒng)搭建模式,在保證導航精度的前提下,降低小水域環(huán)境下GPS/INS組合導航復雜度,提高導航系統(tǒng)的實時性,并在軟件設計過程中通過系統(tǒng)仿真,驗證了優(yōu)化的GPS/INS卡爾曼組合方式的可行性,為軟件實現(xiàn)提供理論基礎;文本提出基于二次高斯-克呂格算法的坐標轉換算法,更貼近實際應用,降低了實現(xiàn)的復雜度,同時也提高了導航系統(tǒng)的響應速度;在滿足性能的基礎上,本文選取合適的核心處理芯片,降低無人船導航系統(tǒng)硬件成本,更好適應實際需要�？傮w方案設計是,采用GPS/IN...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究的背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人船的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 導航技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內容和總體安排
第2章 系統(tǒng)設計及導航理論研究
    2.1 系統(tǒng)需求分析
    2.2 系統(tǒng)總體設計
    2.3 導航方法和策略研究
        2.3.1 組合導航方式
        2.3.2 卡爾曼濾波算法原理
        2.3.3 基于卡爾曼濾波的改進型組合導航策略
        2.3.4 姿態(tài)解算方案
        2.3.5 基于二次高斯-克呂格算法的坐標轉換
        2.3.6 路徑規(guī)劃方案
第3章 無人船自主導航系統(tǒng)硬件設計
    3.1 硬件系統(tǒng)總體設計
    3.2 關鍵部件選型和設計
        3.2.1 主控單元
        3.2.2 定位模塊
        3.2.3 姿態(tài)測量模塊
        3.2.4 航向測量模塊
        3.2.5 電機及驅動模塊
        3.2.6 無線通訊模塊
        3.2.7 供電電源選型
    3.3 控制系統(tǒng)硬件接口
    3.4 試驗樣機
第4章 無人船自主導航系統(tǒng)軟件設計
    4.1 軟件系統(tǒng)總體設計
    4.2 操作系統(tǒng)移植
        4.2.1 μC/OS-III系統(tǒng)介紹
        4.2.2 系統(tǒng)移植
    4.3 姿態(tài)解算子程序設計
    4.4 慣導速度和位置解算子程序設計
    4.5 組合導航子程序設計
        4.5.1 改進型組合導航算法仿真
    4.6 坐標轉換子程序設計
    4.7 航向角計算子程序設計
    4.8 路徑規(guī)劃子程序設計
        4.8.1 路徑規(guī)劃子程序仿真
    4.9 運動控制子程序設計
        4.9.1 姿態(tài)控制
        4.9.2 速度控制
    4.10 導航控制程序設計
第5章 系統(tǒng)測試
    5.1 GPS坐標轉換
    5.2 路徑規(guī)劃試驗
    5.3 無人船航向控制試驗
    5.4 無人船速度控制試驗
    5.5 水質監(jiān)測軌跡試驗
第6章 結論
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
在學研究成果
致謝



本文編號：3751088