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无人艇信息网络及控制系统设计

发布时间:2017-04-04 22:14

  本文关键词:无人艇信息网络及控制系统设计,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:由于海洋权益及海洋环境保护问题的日益突出,水面无人艇的研究受到世界各国的普遍重视,我国也正在加紧研究中。无人艇作为维护海洋权益及监测海洋环境的重要工具,将向着智能化、标准化、网络化的方向发展。安装在艇上的各种设备和传感器信息数据传输的实时性和可靠性是实现无人艇操控的前提。因此,构建一个稳定的信息网络是实现无人艇远程遥控与自主航行的首要条件。本文针对无人艇的这一要求展开了研究。 本课题的主要研究内容是以自主研制的无人艇为平台,选取合适的通信方式将无人艇上的各个电子设备互联,构建一个将NMEA2000(NATIONAL MARINE ELECTRONICS ASSOCIATION2000)网络、以太网和串口通信相结合的无人艇信息网络及相关控制系统,可以实时获取无人艇的运动信息并准确发送控制命令。主要进行了以下几方面的研究工作: 首先对无人艇信息网络及控制系统的总体结构进行了设计,根据无人艇的通信需求以及各个设备的通信方式将系统划分为底层和上层。底层由NMEA2000网络和串口通信组成,上层为以太网通信。然后对各个通信协议进行设计,先是设计了串口通信的协议内容与格式,包括NMEA0183协议的实现以及与主机推进系统的通信方式。接着对NMEA2000协议的报文组成、报文发送和接收进行了详细解析,最后确定了以太网TCP (Transmission Control Protocol,传输控制协议)数据包的组成内容并确定了用户数据报文的定义规则,设计了基于NMEA2000、串口和以太网的无人艇信息网络及控制系统。本文使用VC++进行系统的软件设计,包括无人艇信息综合处理系统和地面站综合监控系统两部分,实现了实时数据采集、显示,控制命令发送、通信协议转换等功能,并使用access数据库保存数据,达到了远程访问、远程遥控的效果,最终实现了无人艇的智能化,网络化。
【关键词】:无人艇 信息网络 远程遥控 NMEA2000
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U674.7
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第1章 绪论10-16
  • 1.1 课题背景和研究意义10
  • 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-14
  • 1.2.1 无人艇研究现状10-12
  • 1.2.2 船舶信息网络控制系统研究现状12-14
  • 1.3 本文主要内容14-16
  • 第2章 无人艇信息网络及控制系统的总体结构设计16-22
  • 2.1 无人艇远程控制系统结构16-17
  • 2.2 无人艇信息网络及控制系统的总体设计17-19
  • 2.2.1 无人艇信息综合处理系统17-19
  • 2.2.2 地面站综合监控系统19
  • 2.3 无人艇信息网络系统19-22
  • 2.3.1 NMEA2000网络系统19-20
  • 2.3.2 以太网通信系统20-21
  • 2.3.3 串口通信系统21-22
  • 第3章 无人艇信息网络的通信协议22-40
  • 3.1 NMEA2000网络通信协议22-28
  • 3.1.1 NMEA2000简介22-23
  • 3.1.2 NMEA2000协议标识符的定义23-24
  • 3.1.3 NMEA2000参数组号24-25
  • 3.1.4 NMEA2000数据25-28
  • 3.2 以太网通信协议28-32
  • 3.2.1 TCP协议简介28-29
  • 3.2.2 控制指令29-30
  • 3.2.3 轨迹点路径30-31
  • 3.2.4 无人艇实时状态信息31-32
  • 3.3 串口通信协议32-40
  • 3.3.1 姿态方位组合导航系统信息的通信32-36
  • 3.3.2 主机推进系统信息的通信36-38
  • 3.3.3 地面站综合监控系统信息的通信38-40
  • 第4章 无人艇信息网络及控制系统的软件设计40-52
  • 4.1 系统软件总体设计40-42
  • 4.1.1 地面站综合监控系统程序流程40-41
  • 4.1.2 艇载信息综合处理系统程序流程41-42
  • 4.2 系统的界面设计42-47
  • 4.2.1 主界面42-44
  • 4.2.2 姿态测量数据界面44
  • 4.2.3 通信界面44-45
  • 4.2.4 驾驶台控制界面45-47
  • 4.3 系统通信功能的实现47-49
  • 4.3.1 NMEA2000通信流程图47
  • 4.3.2 串口通信的实现47-48
  • 4.3.3 以太网通信流程48-49
  • 4.4 系统其他功能的实现49-52
  • 4.4.1 数据解析与显示49-50
  • 4.4.2 海图功能的实现50-51
  • 4.4.3 数据保存51-52
  • 第5章 无人艇远程遥控功能的实现52-60
  • 5.1 无人艇手动控制模式53-55
  • 5.1.1 驾驶台控制操作53-54
  • 5.1.2 界面控制操作54-55
  • 5.2 无人艇自动控制模式55-56
  • 5.3 控制命令的执行56-57
  • 5.4 实际运行结果57-60
  • 结论60-62
  • 参考文献62-64
  • 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 汤洁,万曼影;CAN和NMEA2000──CAN网络在舰船系统中的应用[J];船舶工程;1999年06期

2 刘成勇;许昌如;;基于NMEA 2000协议的GPS数据传输与处理研究[J];船舶工程;2009年04期

3 李家良;;水面无人艇发展与应用[J];火力与指挥控制;2012年06期

4 刘成勇;许昌如;;NMEA2000协议解析及其在船舶导航系统中的应用[J];造船技术;2009年03期

5 段新;褚健;施一明;;船舶综合数字信息系统研究与探讨[J];中国造船;2010年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 廖煜雷;无人艇的非线性运动控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年


  本文关键词:无人艇信息网络及控制系统设计,,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:286015

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