本文關(guān)鍵詞：基于MOOS的自主式水下機器人軟件系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：近幾十年來,自主式水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle)技術(shù)得到了長足的發(fā)展,它在海洋資源勘察、海洋水文環(huán)境監(jiān)測、海底工程輔助建設(shè)、海產(chǎn)品養(yǎng)殖以及海洋軍事防御等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景�，F(xiàn)在AUV逐漸走向大尺度的遠(yuǎn)洋海域,水文環(huán)境越發(fā)復(fù)雜,這對AUV的軟件控制系統(tǒng)提出了更高的要求。水下機器人的軟件控制系統(tǒng)是水下機器人完成任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),目前國內(nèi)外專用于水下機器人的軟件系統(tǒng)平臺主要有Player2.0、MOOS、CARMEN、JAUS、ROS、 RDS、LCM等。其中MOOS是采用分布式、模塊化的設(shè)計思想,解決了傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)獨立性差、耦合性強的缺點。同時模塊化的設(shè)計方案,使MOOS平臺具有統(tǒng)一的軟件接口標(biāo)準(zhǔn),易于二次開發(fā)和應(yīng)用擴展。本文旨在提出一套專用于AUV的軟件控制系統(tǒng),并對該軟件進行獨立子系統(tǒng)設(shè)計和現(xiàn)場試驗的驗證研究。該系統(tǒng)基于MOOS平臺搭建,同時將基于MOOS的軟件系統(tǒng)分為四層設(shè)計：使命層、決策規(guī)劃層、控制層、執(zhí)行層。在軟件系統(tǒng)分層設(shè)計基礎(chǔ)上,建立了AUV的體系結(jié)構(gòu)、硬件系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)。論文介紹MOOS平臺及其消息通信機制,并在信息傳遞服務(wù)器(MOOSDB)的平臺上設(shè)計搭建AUV的軟件系統(tǒng)。同時論文重點介紹了AUV的通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、岸基控制平臺和運動控制系統(tǒng),在多傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,詳細(xì)的介紹了MOOS客戶端程序的開發(fā)流程。論文中應(yīng)用到多線程技術(shù)、串口通信技術(shù)、Socket通信技術(shù)、銥星通信技術(shù)、PID控制算法來提高軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度。該套水下機器人平臺系統(tǒng),可根據(jù)任務(wù)需求搭載不同的傳感器模塊,并采用統(tǒng)一的軟件接口實現(xiàn)快速封裝,具有一定的通用性。
【關(guān)鍵詞】：自主式水下機器人 分布式體系結(jié)構(gòu) MOOS平臺 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【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】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 水下機器人國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2 水下機器人軟件系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 水下機器人未來的發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 課題來源和主要工作17-20
• 2 自主式水下機器人體系結(jié)構(gòu)20-30
• 2.1 水下機器人體系結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀20-23
• 2.2 水下機器人平臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計23-26
• 2.3 水下機器人硬件系統(tǒng)的設(shè)計26-27
• 2.4 水下機器人軟件系統(tǒng)的設(shè)計27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 基于MOOS的軟件系統(tǒng)架構(gòu)30-40
• 3.1 MOOS的背景30-31
• 3.2 MOOS體系結(jié)構(gòu)及通信機制31-36
• 3.2.1 MOOS體系結(jié)構(gòu)31-33
• 3.2.2 MOOS消息分發(fā)機制的實現(xiàn)33-36
• 3.2.3 MOOS通信機制優(yōu)缺點36
• 3.3 基于MOOS平臺AUV軟件系統(tǒng)的架構(gòu)模型36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 AUV通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)40-62
• 4.1 AUV軟件系統(tǒng)整體設(shè)計40-42
• 4.2 AUV艙內(nèi)通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)42-49
• 4.2.1 串口通信模塊的設(shè)計43-46
• 4.2.2 基于Socket的快速以太網(wǎng)模塊的設(shè)計46-47
• 4.2.3 CAN總線通信模塊的設(shè)計47-49
• 4.3 AUV艙外通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)49-55
• 4.3.1 銥星通信模塊的設(shè)計50-53
• 4.3.2 無線電臺模塊的設(shè)計53-54
• 4.3.3 水聲通信模塊的設(shè)計54-55
• 4.4 AUV數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)55-60
• 4.4.1 基于MOOS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計55
• 4.4.2 多線程技術(shù)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用55-57
• 4.4.3 基于MOOS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)過程57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 5 AUV控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)62-70
• 5.1 AUV的岸基控制系統(tǒng)62-64
• 5.1.1 岸基控制系統(tǒng)的工作機制62-63
• 5.1.2 AUV人機交互界面的設(shè)計63-64
• 5.2 AUV的PID控制模塊64-68
• 5.2.1 PID分布式控制模型64-65
• 5.2.2 PID控制在AUV中的應(yīng)用65-68
• 5.3 AUV軟件系統(tǒng)其它模塊68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 6 總結(jié)展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 個人簡歷77-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果78

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 任福君,張嵐,王殿君,孟慶鑫;水下機器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年04期

2 袁躍東;;一部首開先河的科學(xué)著述——遼寧科學(xué)技術(shù)出版社《水下機器人》評介[J];全國新書目;2001年06期

3 ;水下機器人[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2002年03期

4 袁躍東;先河獨開的奠基宏篇[J];科技成果縱橫;2002年04期

5 李一平;水下機器人——過去、現(xiàn)在和未來[J];自動化博覽;2002年03期

6 桑恩方 ,龐永杰 ,卞紅雨;水下機器人技術(shù)[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

7 ;封錫盛 水下機器人專家[J];自動化博覽;2003年03期

8 李一平;水下機器人——過去、現(xiàn)在和未來[J];自動化博覽;2003年S1期

9 成巍 ,蘇玉民 ,秦再白 ,萬磊 ,徐玉如;一種仿生水下機器人的研究進展[J];船舶工程;2004年01期

10 武建文,李德成;海洋水下機器人電動機分析[J];微特電機;2004年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐玉如;;智能水下機器人技術(shù)的展望[A];面向21世紀(jì)的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（上冊）[C];1999年

2 桑恩方;;用水下機器人進行堤壩安全隱患檢測[A];泄水建筑物安全及新材料新技術(shù)應(yīng)用論文集[C];2010年

3 王建國;吳恭興;孫玉山;萬磊;龐永杰;;水下機器人容錯控制研究[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集（上冊）[C];2009年

4 翟宇毅;劉亮;張瑞勇;羅煥新;;一種新型超小型水下機器人的控制器設(shè)計[A];中國電子學(xué)會電子機械工程分會2009年機械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

5 黃東武;暴景陽;桑金;;水下機器人雙頻識別聲吶系統(tǒng)應(yīng)用研究[A];第二十一屆海洋測繪綜合性學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

6 賴立明;;自治式無纜水下機器人加速度控制[A];1992年中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1992年

7 ;我國設(shè)計生產(chǎn)的水下機器人裝備海軍[A];中國航海學(xué)會救撈專業(yè)委員會99年優(yōu)秀論文選[C];1999年

8 徐國華;童劍;段國強;潘小炬;;水下機器人漏水檢測系統(tǒng)研究[A];2004年船舶與海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

9 常文田;孫玉山;毛宇峰;梁霄;;水下機器人模糊自尋優(yōu)控制器的設(shè)計[A];全國自動化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會會議論文集（一）[C];2005年

10 王波;蘇玉民;于憲釗;;水下機器人操縱運動水動力計算與仿真[A];2008年船舶水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨中國船舶學(xué)術(shù)界進入ITTC30周年紀(jì)念會論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁躍東;先河獨開的《水下機器人》[N];光明日報;2001年

2 劉軍;印度研制水下機器人[N];人民日報;2003年

3 袁躍東;水下機器人先河獨開的奠基宏篇[N];中華讀書報;2001年

4 黃建高;天津水下機器人研制成功[N];西部時報;2008年

5 本報記者 錢秀麗;探秘中國水下機器人[N];中國海洋報;2008年

6 通訊員 張洪駿 本報記者 楊莉;水下機器人:海上打撈救助新武器[N];中國交通報;2012年

7 記者 李儼兒 通訊員 吉娜;上海海事大學(xué)研發(fā)成功新型水下機器人[N];中國船舶報;2013年

8 記者 李琴;點燃水下機器人產(chǎn)業(yè)化熱情[N];中國船舶報;2013年

9 通訊員 杜興民 記者 沈謙;七0五所成功研制出“水下機器人”[N];陜西日報;2014年

10 林鷹 一平;水下機器人成為掃雷高手[N];中國船舶報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘立鑫;水下機器人近水面橫遙減搖控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 劉和平;淺水水下機器人設(shè)計與控制技術(shù)工程研究[D];上海大學(xué);2009年

3 高延增;超小型水下機器人關(guān)鍵性能提升技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2010年

4 林龍信;仿生水下機器人的增強學(xué)習(xí)控制方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 王玉甲;水下機器人智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

6 姜大鵬;多水下機器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

7 楊立平;舵槳聯(lián)控式水下機器人容錯控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

8 溫秀平;水下機器人特性分析及其控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

9 常文君;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多水下機器人協(xié)調(diào)控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

10 由光鑫;多水下機器人分布式智能控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 季東軍;模塊化水下機器人及其故障診斷研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

2 崔寅;基于模糊神經(jīng)算法的帶纜遙控水下機器人控制系統(tǒng)建模與仿真研究[D];華南理工大學(xué);2010年

3 段三軍;一種小型開架式水下機器人系統(tǒng)的研制[D];北京郵電大學(xué);2011年

4 胡明茂;開架式水下機器人系統(tǒng)辨識與控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

5 姚華俊;水下機器人的部件原理探究以及工程運用分析[D];上海交通大學(xué);2007年

6 葉志堅;水下機器人多自由度控制下水動力響應(yīng)的多重滑移網(wǎng)格技術(shù)分析[D];華南理工大學(xué);2015年

7 郭楠;水下機器人3-RRR矢量推進球面并聯(lián)機構(gòu)的研究[D];山東大學(xué);2015年

8 李冠男;基于圖論法的多水下機器人編隊控制研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

9 眭翔;面向海洋工程水下結(jié)構(gòu)檢測的ROV研制及運動控制研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

10 鄧巖;新型噴水推進式水下機器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

，

本文編號：936991