基于单片机的船舶主动避碰系统的设计

发布时间：2017-10-25 14:39

  本文关键词：基于单片机的船舶主动避碰系统的设计

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【摘要】：近些年来,随着我国经济的快速发展,货物的运输量正在大幅度增加。水上运输,以其投资少、成本低、货运量大等优点,成为很多人青睐的交通运输方式之一。随着海上环境的拥挤,船舶之间碰撞的问题也成为人们关注的重点。船舶的碰撞事故,不但造成了巨大的经济损失,污染了海洋环境,更严重的是威胁到了船舶人员的生命安全。因此如何避免船舶之间发生碰撞有着很重要的意义,本课题研制了一种基于单片机的船舶主动避碰系统。为海洋的航行安全提供了重要的保障。现在大型船舶上一般都是安装APRA和AIS系统,对于中小型船舶而言,装备这些成本过于昂贵。本系统的设计主要运用于中小型渔船,以较高性价比为出发点,利用单片机作为系统设计的控制核心,采用直流电机的偏转来实现扩大扫描的范围,检测周围的船只。根据激光传感器的测量的距离和时间的间隔来计算出船舶的速度。当测量的船舶距离小于或者等于系统设定的安全值的时候,系统的电路产生报警,电路中报警单元LED提示灯点亮和蜂鸣器发出报警。此时船舶人员应该根据显示屏的数据来选择合适的操作,进行路线的选择。避碰系统的设计主要是对系统的软硬件进行的设计,在经过Proteus的仿真实验和硬件的设计以后,完成了了样机的制作,系统的主要功能是测量目标物的距离和目标物的速度。该系统外形小巧,价格低廉、很适合在中小型渔船上应用。
【关键词】：船舶避碰 激光测速 单片机 电动载台
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.26
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题研究的背景和意义13-15
• 1.2 国内外发展的现状15-17
• 1.2.1 自动雷达测绘仪15
• 1.2.2 船载自动识别系统15-16
• 1.2.3 船舶智能避碰专家系统16-17
• 1.3 论文选题的依据17-18
• 1.4 论文研究的内容18-19
• 1.5 组织结构19-21
• 第二章 激光测速的技术研究21-30
• 2.1 激光测距的方式21-22
• 2.2 激光技术22-23
• 2.2.1 激光简介22
• 2.2.2 激光的特性22-23
• 2.3 激光测距原理23-28
• 2.3.1 脉冲激光测距(测速)原理23-26
• 2.3.2 相位法(测距)测速26-28
• 2.4 激光测速方法的比较28-30
• 第三章 船舶主动避碰预警系统的硬件设计30-44
• 3.1 船舶主动避碰系统的原理和框架30-31
• 3.2 激光测距传感器的型号和串口通信电路的设计31-35
• 3.2.1 激光测距传感器的型号31-32
• 3.2.2 激光传感器的结构和功能32-33
• 3.2.3 激光测距传感器和单片机通信接口33-35
• 3.3 自由度底座设计35-37
• 3.3.1 电动底座结构设计35-36
• 3.3.2 电动底座水平直流电机驱动电路设计36-37
• 3.4 控制与数据处理单元设计37
• 3.5 液晶显示单元的设计37-40
• 3.6 键盘设计40
• 3.7 声光警报电路设计40-41
• 3.8 船舶防撞预警整体电路设计与PCB板介绍41-44
• 3.8.1 电路原理图的绘制41-42
• 3.8.2 PCB电路图的绘制42-44
• 第四章 系统软件设计44-52
• 4.1 主监控程序的设计44
• 4.2 数据采集处理程序的设计44-48
• 4.2.1 串行接口的工作原理45-47
• 4.2.2 激光测距指令47
• 4.2.3 单片机对测得的数据处理47-48
• 4.3 液晶显示屏的程序48-50
• 4.4 键盘程序的设计50
• 4.5 电动底座水平电机控制程序设计50-52
• 第五章 系统功能介绍与仿真实现52-56
• 5.1 系统功能介绍52-54
• 5.2 系统测量速度原理54
• 5.3 系统实物图制作54-55
• 5.4 系统测量的数据与误差分析55-56
• 总结和展望56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 在读期间发表的学术论文及科研成果62-6

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本文编号：1094188