本文關(guān)鍵詞：基于MOOS的無人水面艇的軟件系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：海洋是世界上最大的機動空間,由于我們所處的濱海條件,以及世界范圍內(nèi)先進技術(shù)的飛速發(fā)展,無人作戰(zhàn)系統(tǒng)逐漸成為現(xiàn)代武器裝備的發(fā)展趨勢之一。無人水面艇(Unmanned Surface Vessel, USV)作為一種新型的無人操作的海洋機器人,搭載某些傳感器系統(tǒng)就可以進行簡單地捕撈或者海洋環(huán)境信息采集和監(jiān)測作業(yè),一旦配備先進的控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和武器系統(tǒng)后,可執(zhí)行多種戰(zhàn)爭和非戰(zhàn)爭軍事任務(wù),如偵察、反潛、反特種作戰(zhàn)以及巡邏等作戰(zhàn)任務(wù),在無人作戰(zhàn)系統(tǒng)占有重要位置,倍受世界各國的重視。目前,美國和以色列在無人艇的研究領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位,中國尚處于起步價段。本文以硬塑皮劃艇為硬件平臺,搭載導(dǎo)航控制和通信模塊,預(yù)先設(shè)定無人水面艇的航行路線,實時導(dǎo)航控制,實現(xiàn)無人水面艇的自主駕駛。同時,通過通信模塊監(jiān)測無人艇的航行狀態(tài)并且可以將岸基平臺的控制指令發(fā)送給無人艇,對其進行遠(yuǎn)程控制。MOOS (Mission Oriented Operating Suite)系統(tǒng)是一個呈星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的平臺,其結(jié)構(gòu)簡單,易于拓展,可跨平臺使用,很好地避免了目前無人系統(tǒng)中軟件部存在的常見問題。本文主要工作就是基于MOOS平臺進行開發(fā),在Linux系統(tǒng)下采用c++編程實現(xiàn)無人水面艇的軟件系統(tǒng)。本文首先介紹了無人水面艇國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,然后詳細(xì)闡述了MOOS系統(tǒng)以及PID控制算法的工作原理,并對無人艇上搭載的傳感器的性能參數(shù)和通信協(xié)議進行了描述,最后對系統(tǒng)進行設(shè)計實現(xiàn)和測試。
【關(guān)鍵詞】：無人水面艇 MOOS PID控制 串口通信
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.7;TP311.52
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 無人水面艇的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 無人水面艇的國際研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 無人水面艇的國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 無人水面艇的發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 本文主要內(nèi)容17-19
• 2. MOOS系統(tǒng)19-30
• 2.1 MOOS系統(tǒng)的設(shè)計背景19
• 2.2 MOOS系統(tǒng)的基本原理19-21
• 2.3 MOOS系統(tǒng)的通信機制21-25
• 2.3.1 消息內(nèi)容21-22
• 2.3.2 MOOS系統(tǒng)的通信原理22-25
• 2.4 應(yīng)用程序的編寫模板25-28
• 2.4.1 Iterate()函數(shù)26
• 2.4.2 OnNewMail()函數(shù)26
• 2.4.3 OnstartUp()函數(shù)26
• 2.4.4 OnConnectToServer()函數(shù)26-27
• 2.4.5 編寫應(yīng)用程序27-28
• 2.5 MOOS常用的應(yīng)用程序28-30
• 3. PID控制算法30-35
• 3.1 控制算法研究現(xiàn)狀30-31
• 3.2 PID控制的基本原理31-33
• 3.3 數(shù)字PID控制算法33-35
• 4. 無人水面艇的整體設(shè)計及傳感器介紹35-42
• 4.1 無人艇的整體設(shè)計35-36
• 4.2 無人艇的導(dǎo)航模塊36-39
• 4.2.1 AHRS——姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)36-37
• 4.2.2 GPS——全球定位系統(tǒng)37-39
• 4.3 運動控制模塊39-40
• 4.4 通信模塊40-41
• 4.5 小結(jié)41-42
• 5. 無人艇的軟件系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)42-58
• 5.1 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計42-43
• 5.2 串口編程原理43-46
• 5.3 導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計46-50
• 5.4 控制系統(tǒng)設(shè)計50-53
• 5.5 其他模塊設(shè)計53-54
• 5.6 運行結(jié)果54-56
• 5.7 小結(jié)56-58
• 6. 總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 個人簡歷64-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果65

【參考文獻】

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本文編號：592633