“十三五”期間是中國海洋經(jīng)濟結(jié)構(gòu)深度調(diào)整和發(fā)展方式加速轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期,把握好“一帶一路”建設(shè)所帶來的發(fā)展機會,保障海洋技術(shù)和經(jīng)濟的持續(xù)性繁榮是我國重要的發(fā)展契機。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的不斷發(fā)展,船舶自動化水平不斷提高,無人船的各項技術(shù)發(fā)展進入了一個嶄新的階段。無人船監(jiān)控技術(shù)作為其中的關(guān)鍵一環(huán)直接影響到了交通運輸?shù)男始鞍踩?船舶監(jiān)控技術(shù)的運用滿足了無人船安全航行的監(jiān)控需求。本文主要研究內(nèi)容以基于數(shù)據(jù)可視化的無人船航向監(jiān)控系統(tǒng)為研究對象,充分利用小型無人船為實驗平臺。首先運用閉環(huán)增益成形算法對無人船航向控制模塊進行理論分析與設(shè)計,隨后利用可視化技術(shù)和云數(shù)據(jù)庫架構(gòu)平臺,初步設(shè)計基于數(shù)據(jù)可視化的無人船航向監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控?zé)o人船的航向變化。本文主要進行以下幾方面的研究工作:(1)采用閉環(huán)增益成形算法對無人船的航向控制模塊進行設(shè)計,并通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對閉環(huán)增益成形算法設(shè)計的航向控制器的魯棒性和穩(wěn)定性進行分析,證明了控制系統(tǒng)的L2增益魯棒性能與控制器參數(shù)密切相關(guān),可由此定量地求解出控制器參數(shù)的取值范圍。(2)設(shè)計數(shù)據(jù)可視化的無人船航向監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對無人船航向變化和其他航行狀態(tài)... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．３?ＲＤＳ實例創(chuàng)建圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＲＤＳ?ｉｎｓｔａｎｃｅ?ｃｒｅａｔｉｏｎ??

發(fā)。不僅支持場景渲染的功能，ＯＳＧ還支持各種類型的外設(shè)設(shè)備，比如：游戲手??柄、手套、方向盤等。如果需要外設(shè)配合應(yīng)用程序，也支持定制化的開發(fā)需求。ＯＳＧ不??僅支持二維和三維場景展示，還可實現(xiàn)紅綠偏移化的立體投影。ＯＳＧ擁有強大的粒子系??統(tǒng)、陰影、紋理材質(zhì)等完好的支持應(yīng)用程序逼真的顯示物體。??ＯＳＧ內(nèi)�。粒校�??ＯＳＧ?ＡＰＩ??ｒ?■一一＿＿、ｒ１＂＂??＂?＇?＇???＂＂Ｎ??ＯＳＧ插件?）ＯＳＧ核心庫?ＯＳＧ?Ｎｏｄｅｋｉｔ庫??Ｉ?丄?ｊ??圖２．５?ＯＳＧ核心庫示意圖??Ｆｉｇ．?２．５?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＯＳＧ?ｃｏｒｅ?ｌｉｂｒａｒｙ??如圖２．５所示，ＯＳＧ核心庫負責(zé)提供基本場景圖類，構(gòu)建場景圖形結(jié)點，如節(jié)點類、??狀態(tài)類、繪制類、向量和數(shù)學(xué)矩陣運算以及一般的數(shù)據(jù)類。負責(zé)提供場景中數(shù)據(jù)的讀寫??工作，提供了一個文件工具類。ＯＳＧ中場景圖管理是通過遍歷場景圖層次結(jié)構(gòu)來完成大??部分的數(shù)據(jù)處理工作。視圖管理庫，可以集成各種窗體管理系統(tǒng)，提供ＯＳＧ和各種ＧＵＩ??的結(jié)合。因此，它是跨平臺的３Ｄ管理窗口庫。在ＯＳＧ的眾多三方庫中，應(yīng)用最為廣泛??的是?ＯＳＧＥａｒｔｈ、ＯＳＧＯｃｅａｎ、ＶＰＢ?等。其中?ＯＳＧＥａｒｔｈ?的功能特點同?ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ?相似，??但相比ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ仍具有不錯的地形實時生成效率，因此可以勝任ＧＩＳ項目。ＯＳＧＯｃｅａｎ??作為ＯＳＧ的海洋擴展模塊，可實現(xiàn)大面積水域的高精度仿真，只需要再其基礎(chǔ)上進行??１４??

系架??構(gòu)。對船載控制端的串口數(shù)據(jù)解析程序的實現(xiàn)細節(jié)進行分析，同時針對無人船航向監(jiān)控??系統(tǒng)中的船載控制系統(tǒng)的總體程序?qū)崿F(xiàn)流程進行分析，以及對可視化場景的關(guān)鍵技術(shù)實??現(xiàn)中的場景結(jié)構(gòu)以及視景數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化手段展開介紹，最后對可視化的無人船航向監(jiān)控??系統(tǒng)的平臺界面進行展示。其中船載控制系統(tǒng)端界面基于Ｊａｖａ語言開＾；，岸基控制中心??端的可視化場景界面使用ＯＳＧ開發(fā)，姿態(tài)數(shù)據(jù)界面采用的是Ｃ＋＋的ＷＰＦ技術(shù)開發(fā)。??４．１．１無人船硬件體系架構(gòu)分析??無人船航向監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成如圖４．１所示，主要分為船載控制系統(tǒng)端和岸??基控制中心端兩部分。??Ｉ?通信模塊??丨——０??用戶?控制中心?數(shù)傳模塊?Ｉ?數(shù)傳模塊通信模塊??＾?；?■??菩?鬌—麵■?￣ＨｆＴ??＼ｉｍｍｔ?ｒ＇桃＿器?Ｉ控機?�。�?Ｗ?１??電機?姿態(tài)傳感器??舵機?遙控接收機??圖４．１無人船硬件系統(tǒng)組成??Ｆｉｇ．?４．１?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈａｒｄｗａｒｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ＵＳＶ??２５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于PCA的船舶機艙輔機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 武茂浦,張國政,卓杰,劉彩云.  哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(06)
[2]國內(nèi)首個無人船產(chǎn)業(yè)基地在珠海落成[J]. 黃鶴林,吳志遠,梁涵.  廣東交通. 2019(05)
[3]國內(nèi)外無人船發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景[J]. 曹娟,王雪松.  中國船檢. 2018(05)
[4]虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其廣泛應(yīng)用[J]. 宋利,羅瑩.  科學(xué). 2018(01)
[5]虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用研究及發(fā)展趨勢[J]. 郭云鵬,張弓,韓彰秀,王衛(wèi)軍,侯至丞,肖洪午,王力,萬江晗.  電視技術(shù). 2017(Z3)
[6]淺談VR虛擬現(xiàn)實在我國的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 蔡璐璐.  現(xiàn)代交際. 2017(16)
[7]MFC多線程技術(shù)在串口通信中的應(yīng)用[J]. 歐如月.  信息與電腦(理論版). 2017(15)
[8]中國虛擬現(xiàn)實(VR)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題與趨勢[J]. 高紅波.  現(xiàn)代傳播(中國傳媒大學(xué)學(xué)報). 2017(02)
[9]一種微小型無人船控制系統(tǒng)設(shè)計及航向控制方法研究[J]. 張浩昱,劉濤.  計算機測量與控制. 2017(01)
[10]一種船舶遠傳監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究[J]. 賀銀根,田堃,劉建朔.  中國修船. 2016(01)

博士論文
[1]無人艇的非線性運動控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈爾濱工程大學(xué) 2012

碩士論文
[1]船舶機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究[D]. 盧光松.大連海事大學(xué) 2017
[2]濕地?zé)o人船運動信息系統(tǒng)設(shè)計[D]. 繩丹.河北大學(xué) 2016
[3]水面無人艇運動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 田勇.大連海事大學(xué) 2016
[4]無人艇信息網(wǎng)絡(luò)及控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 杜婷茹.大連海事大學(xué) 2014
[5]船舶機艙監(jiān)控報警系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 劉傳峰.武漢理工大學(xué) 2014
[6]無人試驗船控制平臺的設(shè)計及測試研究[D]. 鐘琎.武漢理工大學(xué) 2013
[7]船舶機艙運行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 喬震宇.重慶大學(xué) 2013
[8]無人艇體系結(jié)構(gòu)研究[D]. 楊學(xué)斌.大連海事大學(xué) 2011
[9]三維航道動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]. 胡波.大連海事大學(xué) 2008



本文編號：2924443