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基于ROS的AUV嵌入式控制系统研究与设计

发布时间:2024-12-17 22:08
  自主式水下潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)是一种无人操控、可自主导航的水下航行器,它集传感器技术、自动控制技术等高科技于一体,可用来组建水下数据采集系统、海域监控系统、甚至是水下无人作战网络等,在科研和军事领域越来越重要。电控系统是AUV的核心,也是其高技术的集中体现,AUV的环境感知、自主导航、运动控制、数据采集、特殊任务执行都依赖于电控系统。目前的AUV电控系统体积庞大、相对功耗高、成本昂贵,针对其不能在狭窄水域作业和民用成本高等缺点,设计了一种基于ROS的AUV嵌入式控制系统。该系统主要由导航传感器系统、树莓派主控、STM32辅助控制板组成。其中,在树莓派上移植了ROS来开发主控程序,在辅助控制板上移植了Free RTOS来开发应急安全策略。导航传感器仅使用了惯性测量MEMS集成传感器和深度传感器,用深度传感器来校正陀螺仪漂移和积分运算的累积误差,得到了更加精确的空间位移数据。通过实际测试,得到了几种数据融合算法的直观效果和数值分析,经对比后选定模糊卡尔曼滤波器作为本设计的数据融合算法,进一步降低了陀螺仪漂移的影响;并对模糊卡尔曼算法的计...

【文章页数】:85 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

图1.1CR-01型和CR-02型AUV以哈尔滨工程大学为主,联合其他高校和研究所共同合作研制的“智水”系列AUV加入

图1.1CR-01型和CR-02型AUV以哈尔滨工程大学为主,联合其他高校和研究所共同合作研制的“智水”系列AUV加入

焙缴疃却?到了5300m[1];该型号是与俄罗斯合作研发的一款AUV,在平台可靠性,控制系统的鲁棒性、系统容错能力等方面都有很大进步,能满足一般的科研需求,如测量并采集海洋水文数据,以及探测海底地形地貌并绘制二维和三维地图等等。CR-01的改进型号CR-02于2006年在南海海域....


图1.2智水型AUV中国海洋大学提出的一种基于PC104模块的AUV控制系统,其使用的鱼雷型AUV平台

图1.2智水型AUV中国海洋大学提出的一种基于PC104模块的AUV控制系统,其使用的鱼雷型AUV平台

浙江省硕士学位论文3图1.2智水型AUV中国海洋大学提出的一种基于PC104模块的AUV控制系统,其使用的鱼雷型AUV平台如下图1.3所示。该系统冗余容错功能足够,体积大大减小,可以在狭窄水域作业,但是传感器系统稍微复杂,功耗、效率、潜航时间、成本等方面有待进一步优化。图1.3鱼....


图1.3鱼雷型AUV模型图

图1.3鱼雷型AUV模型图

浙江省硕士学位论文3图1.2智水型AUV中国海洋大学提出的一种基于PC104模块的AUV控制系统,其使用的鱼雷型AUV平台如下图1.3所示。该系统冗余容错功能足够,体积大大减小,可以在狭窄水域作业,但是传感器系统稍微复杂,功耗、效率、潜航时间、成本等方面有待进一步优化。图1.3鱼....


图1.4美国海军研究生院的ARIES

图1.4美国海军研究生院的ARIES

浙江省硕士学位论文4图1.4美国海军研究生院的ARIES图1.5麻省理工学院的Odyssey-II美国乔治亚理工学院的KevinDeMarco等公开了一种名为Yellowfin的AUV控制系统,该AUV电控系统以Intel芯片为主控的ThePico-ITXSBC型卡片式电脑平台,....



本文编号:4016601

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