一种可搭载无人机的无人艇设计初步研究
发布时间：2024-12-07 04:44
我国国土面积辽阔,海岛众多,在对岛屿的安全巡逻与管理上有很大的不便。而水面无人艇可以根据不同的任务需求,设计不同的功能艇型及搭载任务模块来执行各种不同类型的任务。因而研发设计一种用于近海及兼岛屿巡逻的无人艇显得尤为重要。并且水面无人艇具有自主规划航行,环境监测及自身状态监测等人工智能的新型功能,将艇型设计、智能航行、数据处理及远程监测等集专业技术于一身。由于无人机动作敏捷,起飞至降落耗时短,利用搭载的高清拍摄装置对巡逻地区进行航拍,在短时间内就可完成大片区域的巡逻工作,对于争分夺秒的搜寻、救援工作而言,意义非凡。因此,本文设计并制作了一艘可搭载无人机的无人艇中间试验艇,主要研究及成果如下:首先,对可搭载无人机的无人艇进行基于模糊数学的高性能船船型评优方法选型分析,通过初步设计分析,确定了采用小水线面双体船型。同时还对目标无人艇进行了初步设计,包括主尺度确定、型线设计、外观设计和总布置设计。其次,根据母型船改造法进行基于性能及功能最优的可搭载无人机的无人艇论证及设计分析,进行典型中间试验艇模型的制作,并对模型推进系统、操纵系统和控制系统设备进行安装与调试,以及无人机降落控制方案论述。同时设...
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 选题的理论意义和实用价值
1.3 课题背景及国内外研究现状和发展趋势
1.3.1 水面无人艇国内外研究现状和发展趋势
1.3.2 水面无人艇性能试验的国内外研究现状
1.4 船舶动力定位系统
1.5 水面无人艇智能运动控制现状
1.6 课题研究内容
1.7 本章小结
第2章 可搭载无人机的无人艇艇型选型分析
2.1 引言
2.2 基于模糊数学的高性能船船型评优
2.2.1 因素集
2.2.2 确定因素隶属函数
2.2.3 建立权重集
2.2.4 评优计算及分析
2.3 初步设计分析
2.3.1 用途及航区
2.3.2 船型分析
2.3.3 船级选择
2.3.4 主机选型
2.3.5 航速及续航力
2.3.6 结构与稳性分析
2.3.7 主要设备
2.4 方案初步设计
2.4.1 主尺度确定
2.4.2 型线设计
2.4.3 上层建筑设计
2.4.4 总布置设计
2.5 本章小结
第3章 可搭载无人机的无人艇主要系统设计及模型制作
3.1 引言
3.2 艇模推进及操纵系统设计
3.2.1 螺旋桨设计
3.2.2 电机选型设计
3.2.3 轴系设计
3.3 吊舱结构设计
3.3.1 舱体设计
3.3.2 固定结构设计
3.3.3 吊舱工作原理
3.3.4 吊舱电机选型及螺旋桨设计
3.3.5 舵机选型
3.4 艇模制作
3.5 设备安装
3.5.1 控制系统安装
3.5.2 推进系统安装
3.5.3 操作系统安装
3.6 本章小结
第4章 可搭载无人机的无人艇主要性能试验
4.1 引言
4.2 快速性试验
4.3 操纵性试验
4.4 耐波性试验
4.5 横摇系统辨识
4.6 纵摇系统辨识
4.7 本章小结
第5章 可搭载无人机的无人艇智能控制系统设计
5.1 引言
5.2 核心控制器
5.3 导航定位系统
5.3.1 DGPS
5.3.2 三维电子罗盘
5.4 环境感知系统
5.4.1 摄像机
5.4.2 风速、风向传感器
5.5 通信系统
5.6 能源系统
5.7 无人机
5.7.1 无人机型号介绍
5.7.2 无人机控制方式
5.7.3 无人机与无人艇的通信协议
5.7.4 无人机回收仓设计
5.8 本章小结
第6章 可搭载无人机的无人艇数学模型建立及动力定位
6.1 引言
6.2 无人艇受力分析
6.2.1 风
6.2.2 波浪
6.2.3 海流
6.3 无人艇动力定位
6.3.1 无人艇动力定位实现思想
6.3.2 无人艇动力定位的工作阶段
6.4 动力定位架构
6.5 动力定位航行系统
6.5.1 动力定位航行控制算法
6.5.2 隶属度函数的确定
6.5.3 岸机控制及接收程序
6.6动力定位航行实验
6.7 试验数据分析
6.8 无人机试验
6.9 岸机监测
6.10 本章小结
总结与展望
1.论文的主要工作总结
2.论文的研究展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：4014822
【文章页数】：120 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 选题的理论意义和实用价值
1.3 课题背景及国内外研究现状和发展趋势
1.3.1 水面无人艇国内外研究现状和发展趋势
1.3.2 水面无人艇性能试验的国内外研究现状
1.4 船舶动力定位系统
1.5 水面无人艇智能运动控制现状
1.6 课题研究内容
1.7 本章小结
第2章 可搭载无人机的无人艇艇型选型分析
2.1 引言
2.2 基于模糊数学的高性能船船型评优
2.2.1 因素集
2.2.2 确定因素隶属函数
2.2.3 建立权重集
2.2.4 评优计算及分析
2.3 初步设计分析
2.3.1 用途及航区
2.3.2 船型分析
2.3.3 船级选择
2.3.4 主机选型
2.3.5 航速及续航力
2.3.6 结构与稳性分析
2.3.7 主要设备
2.4 方案初步设计
2.4.1 主尺度确定
2.4.2 型线设计
2.4.3 上层建筑设计
2.4.4 总布置设计
2.5 本章小结
第3章 可搭载无人机的无人艇主要系统设计及模型制作
3.1 引言
3.2 艇模推进及操纵系统设计
3.2.1 螺旋桨设计
3.2.2 电机选型设计
3.2.3 轴系设计
3.3 吊舱结构设计
3.3.1 舱体设计
3.3.2 固定结构设计
3.3.3 吊舱工作原理
3.3.4 吊舱电机选型及螺旋桨设计
3.3.5 舵机选型
3.4 艇模制作
3.5 设备安装
3.5.1 控制系统安装
3.5.2 推进系统安装
3.5.3 操作系统安装
3.6 本章小结
第4章 可搭载无人机的无人艇主要性能试验
4.1 引言
4.2 快速性试验
4.3 操纵性试验
4.4 耐波性试验
4.5 横摇系统辨识
4.6 纵摇系统辨识
4.7 本章小结
第5章 可搭载无人机的无人艇智能控制系统设计
5.1 引言
5.2 核心控制器
5.3 导航定位系统
5.3.1 DGPS
5.3.2 三维电子罗盘
5.4 环境感知系统
5.4.1 摄像机
5.4.2 风速、风向传感器
5.5 通信系统
5.6 能源系统
5.7 无人机
5.7.1 无人机型号介绍
5.7.2 无人机控制方式
5.7.3 无人机与无人艇的通信协议
5.7.4 无人机回收仓设计
5.8 本章小结
第6章 可搭载无人机的无人艇数学模型建立及动力定位
6.1 引言
6.2 无人艇受力分析
6.2.1 风
6.2.2 波浪
6.2.3 海流
6.3 无人艇动力定位
6.3.1 无人艇动力定位实现思想
6.3.2 无人艇动力定位的工作阶段
6.4 动力定位架构
6.5 动力定位航行系统
6.5.1 动力定位航行控制算法
6.5.2 隶属度函数的确定
6.5.3 岸机控制及接收程序
6.6动力定位航行实验
6.7 试验数据分析
6.8 无人机试验
6.9 岸机监测
6.10 本章小结
总结与展望
1.论文的主要工作总结
2.论文的研究展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：4014822
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